Przejście cewka-globula

W fizyce polimerów przejście cewka -globula to zapadnięcie się makrocząsteczki ze stanu rozszerzonej cewki przez idealny stan cewki do stanu zapadniętej kuli lub odwrotnie. Przejście cewka-globula ma znaczenie w biologii ze względu na obecność przejść cewka-globula w biologicznych makrocząsteczkach, takich jak białka i DNA . Jest to również analogiczne do pęcznienia usieciowanego żelu polimerowego , a zatem jest przedmiotem zainteresowania inżynierii biomedycznej w zakresie kontrolowanego dostarczania leków. Szczególnie wyróżniającym się przykładem polimeru posiadającego interesujące w tym obszarze przejście cewka-globula jest poli(N-izopropyloakryloamid) (PNIPAAm).

Opis

W stanie cewki promień bezwładności makrocząsteczki skaluje się wraz z długością łańcucha do potęgi trzech piątych. Gdy przechodzi przez przejście cewka-globula, przesuwa się do skalowania jako długości łańcucha do połowy mocy (w przejściu) i ostatecznie do jednej trzeciej potęgi w stanie zapadniętym. Kierunek przejścia jest często określany przez konstrukcje przejścia „cewka do globuli” lub „globula do cewki”.

Pochodzenie

To przejście jest związane z przejściem łańcucha polimeru z dobrego zachowania rozpuszczalnika przez idealne zachowanie rozpuszczalnika lub theta do złego zachowania rozpuszczalnika. Kanoniczne przejście cewka-globula jest związane z górną krytyczną temperaturą roztworu i powiązanym punktem Flory theta. W tym przypadku zapadanie się zachodzi wraz z chłodzeniem i wynika z korzystnej energii przyciągania polimeru do siebie. Zamiast tego drugi typ przejścia cewka-globula jest powiązany z niższą krytyczną temperaturą roztworu i odpowiadającym jej punktem theta. To załamanie zachodzi wraz ze wzrostem temperatury i jest spowodowane niekorzystną entropią mieszania. Przykładem tego typu jest wspomniany powyżej polimer PNIPAAM. W przypadku polielektrolitów przejścia kuleczek cewki mogą być również napędzane efektami ładunku . W tym przypadku zmiany pH i siły jonowej w roztworze mogą wywołać zapadanie się, przy czym wzrastające stężenie przeciwjonu generalnie prowadzi do zapadania się równomiernie naładowanego polielektrolitu. W poliamfolitach zawierających zarówno ładunki dodatnie, jak i ujemne może być odwrotnie.

Zobacz też

Cytaty