|
|
| Κωδικός Πόρου |
000421104 |
| Τίτλος |
Bio-inspired molecular self-assembly based on organic and inorganic moieties |
| Άλλος τίτλος |
Βιο-εμπνευσμένη μοριακή αυτο-οργάνωση βασισμένη σε οργανικές και ανόργανες οντότητες |
|
Συγγραφέας
|
Νικολουδάκης, Εμμανουήλ Ν.
|
|
Σύμβουλος διατριβής
|
Κουτσολέλος, Αθανάσιος
|
|
Μέλος κριτικής επιτροπής
|
Μητράκη, Άννα
Torelli, Stephane
|
| Περίληψη |
Η μοριακή αυτό-οργάνωση είναι μια γνωστή προσέγγιση για την κατασκευή νάνο- και μίκρο- υλικών. Ξεκινάει από μόρια τα οποία οργανώνονται σε μεγαλύτερες πλειάδες και τελικά σχηματίζουν νανοδομές και προχωράει αντιστρέψιμα και υπό την απουσία εξωτερικών δυνάμεων. Οι καλά οργανωμένες δομές που αξιοποιεί η φύση έχουν ενδιαφέρουσες ιδιότητες, για παράδειγμα οι βακτηριοχλωροφύλλες στα πράσινα θειώδη βακτήρια αυτό-οργανώνονται προκειμένου να απορροφήσουν αποτελεσματικά την ηλιακή ακτινοβολία και έτσι είναι ικανά να φωτοσυνθέτουν σε βάθη 145 μέτρων στην Μαύρη Θάλασσα. Εμπνεόμενοι από τη φύση οι χημικοί υπερμοριακής χημείας μελετούν την αυτό-οργάνωση μικρών μορίων για την δημιουργία υλικών με βελτιωμένες ιδιότητες που θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν σε ποικιλία εφαρμογών. Σε αυτή την Μεταπτυχιακή εργασία μελετάμε μια ποικιλία από οργανικές και ανόργανες ενώσεις ως προς την ικανότητά τους να αυτό-οργανώνονται σε νανο-δομές.
Στο εργαστήριο Βιοανόργανης Χημείας έχει μελετηθεί εκτενώς το διπεπτίδο της διφαινυλαλανίνης, γνωστό για τις ιδιότητες αυτό-οργάνωσης που έχει, μέσω της ομοιοπολικής του σύζευξης με χρωμοφόρα όπως πορφυρίνες, βορον-διπυρομεθένια και κορόλλες όπου οδήγησαν επίσης σε καλά οργανωμένες δομές. Λαμβάνοντας κίνητρο από αυτές τις παλαιότερες μελέτες, συνθέσαμε σε αυτή την μεταπτυχιακή εργασία δύο δυάδες οργανικών-ανόργανων υβριδίων, POM-F και POM-FF, τα οποία αποτελούνται από μια πολυοξο-μεταλλική πλειάδα τύπου Keggin (POM-COOH) και καρβόξυ προστατευμένη φαινυλαλανίνη ή διφαινυλαλανίνη αντίστοιχα. Aυτό είναι το πρώτο παράδειγμα ομοιοπολικής σύζευξης φαινυλαλανίνης ή διφαινυλαλανίνης με πολυοξο-μεταλλική πλειάδα. Οι ενώσεις αυτές χαρακτηρίστηκαν πλήρως με φασματοσκοπίες 1H και 13C NMR, UV-Vis, και IR όπως και φασματομετρία μάζας MALDI-TOF. Ακόμη εξετάστηκε η τάση των POM παραγώγων να σχηματίζουν υπερμοριακές αυτό-οργανωμένες δομές. Η μορφολογία και το μέγεθος των δομών που προέκυψαν μελετήθηκαν με Ηλεκτρονιακή Μικροσκοπία Σάρωσης και έδειξαν ότι και τα δύο υβρίδια σχηματίζουν σφαιρικές νανοδομές. Ο βασικός παράγοντας που καθορίζει την μορφολογία των δομών είναι οι ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ του υβριδίου και των αντισταθμιστικών ιόντων όπως προσδιορίστηκε από προσομοιώσεις μοριακής δυναμικής.
Αποτελεί η διφαινυλαλανίνη τον μόνο τρόπο για να επάγεις αυτό-οργάνωση σε μόρια? Για να απαντήσουμε σε αυτή την ερώτηση μελετήσαμε και άλλα πεπτίδια ως προς την ικανότητά τους να αυτό-οργανώνονται αλλά και αν αυτή η ιδιότητα παραμένει μετά την ομοιοπολική τους σύζευξη με χρωμοφόρα. Για αυτό το λόγο, δύο άλλα διπεπτίδια Ile-Ile και Ile-Ala που έφεραν μια σειρά από προστατευτικές ομάδες (Fmoc-, Boc-, -Z, -OCH3) συζεύχτηκαν με χρωμοφόρα πορφυρίνης (TPP-NH2 and TPP-COOH). Οι δυάδες που προέκυψαν σχηματίζουν σφαιρικές και σχήματος λουλουδιού νανοδομές. Αυτό αποτελεί το πρώτο παράδειγμα όπου αυτά τα διπεπτίδια εμφανίζουν ιδιότητες αυτοοργάνωσης και είναι ομοιοπολικά συζευγμένα με πορφυρίνες.
Τα μικρά πεπτίδια δεν είναι οι μόνες βιο-εμπνευσμένες μονάδες με ιδιότητες αυτό-οργάνωσης. Τα πεπτιδικά νουκλεϊκά οξέα είναι μια άλλη κατηγορία ενώσεων που συνδυάζουν όλες τις αλληλεπιδράσεις Van der Waals, δεσμούς υδρογόνου ή/και π-π αλληλεπιδράσεις που υπάρχουν στα πεπτίδια με την συμπληρωματικότητα βάσεων Watson-Crick των νουκλεϊκών οξέων. Για αυτό το λόγο, συντέθηκαν δύο δυάδες μέσω της ομοιοπολικής σύνδεσης του Fmoc-PNA-G-(Bhoc)-OH με την αμινο-τετραφαίνυλο πορφυρίνη (TPPH2-ΝΗ2) και αμινο-βορον-διπυρομεθένιο (BDP-NH2). Αυτό αποτελεί το πρώτο παράδειγμα ομοιοπολικής σύνδεσης τέτοιων χρωμοφόρων με πεπτιδικά νουκλεϊκά οξέα. Και οι δύο δυάδες μπορούσαν να αυτό-οργανωθούν σε υπερμοριακές δομές. Σε αυτά τα πειράματα μελετήθηκε η επίδραση που έχει το σύστημα διαλυτών, η συγκέντρωση και η μέθοδος εναπόθεσης στην μορφολογία των νανοδομών. Στην περίπτωση του PNA–TPP παρατηρήθηκαν καλοσχηματισμένες νανοσφαίρες κάτω από όλες τις υπό μελέτη συνθήκες. Όμως για το PNA–BDP με αλλαγή του μίγματος διαλυτών δύο διαφορετικές μορφολογίες παρατηρήθηκαν (σφαιρικές και τύπου flake). Φωτοφυσικές μελέτες απορρόφησης και εκπομπής υποδηλώνουν τον σχηματισμό συσσωματωμάτων τύπου J-aggregates για όλες τις νανοδομές. Οι νανοδομές που προέκυψαν είχαν την ικανότητα να δεσμεύουν φως και να παράγουν υδρογόνο χρησιμοποιώντας νανοσωματίδια Pt ως φωτοκαταλύτη.
|
| Φυσική περιγραφή |
xix, 128 φύλλα : πίν., σχήμ., εικ. ; 30 εκ. |
| Γλώσσα |
Αγγλικά |
| Θέμα |
Aliphatic dipeptides |
|
Diphenylalanine |
|
Peptide nucleic acid |
|
Porphyrins |
|
Αλιφατικά διπεπτίδια |
|
Διφαινυλαλανίνη |
|
Πεπτιδικά νουκλεϊκά οξέα |
|
Πορφυρίνες |
| Ημερομηνία έκδοσης |
2019-03-27 |
| Συλλογή
|
Σχολή/Τμήμα--Σχολή Θετικών και Τεχνολογικών Επιστημών--Τμήμα Χημείας--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης
|
|
|
Τύπος Εργασίας--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης
|
| Εμφανίσεις |
396 |
Bio-inspired molecular self-assembly based on organic and inorganic moieties
