search query: @instructor Ikkala, Olli / total: 18
reference: 1 / 18
« previous | next »
| Author: | Bertula, Kia |
| Title: | Self-assembly of supramolecularly engineered star-like polymers |
| Supramolekulaarisesti itsejärjestyneet tähtimäiset polymeerit | |
| Publication type: | Master's thesis |
| Publication year: | 2016 |
| Pages: | (7) + 68 + 5 Language: eng |
| Department/School: | Kemian tekniikan korkeakoulu |
| Main subject: | Biotekniikka ja elintarviketekniikka (KE3002) |
| Supervisor: | Nordström, Katrina |
| Instructor: | Ikkala, Olli |
| Electronic version URL: | http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201602161371 |
| Location: | P1 Ark Aalto 3478 | Archive |
| Keywords: | supramolecular chemistry self-assembly polymers ureidopyrimidinone (UPy) cholic acid supramolekulaarinen kemia itsejärjestyminen polymeerit ureidopyrimidinoni sappihappo |
| Abstract (eng): | Supramolecular chemistry, which is termed as chemistry beyond the molecule, focuses on the systems which utilize weak non-covalent interactions to self-assemble into well-defined larger structures. The weak supramolecular interactions, such as hydrogen bonding, pi-stacking, metal-co-ordination, charge transfer complexation, van der Waals interactions have been extensively utilized to achieve structurally and functionally complex materials. Self-assembly is a process in which the pre-existing components furnish a well-defined structures or patterns ranging from nanometer to macroscopic length scales without human intervention. Self-assembly components can be small molecules, polymers or colloidal particles. Self-assembly of small surfactants and block copolymers is well documented in the literature. However, knowledge on the self-assembly of low molecular weight polymers with asymmetric amphiphilic surfactant-like structure is limited in the literature. Therefore, the aim of this work was to design a model system to supramolecularly control the self-assembly of amphiphilic polymer with an asymmetric steroidal core, linked with ureidopyrimidinone (UPy). The final system resembles a low-molecular weight star-like polymer consisting of hydrophilic, hydrophobic and structure directing parts. UPy was used as a supramolecular unit due to its unique dimerization property via strong hydrogen bonds which can be fine-tuned by proper solvents. At first, poly(allyl glycidyl ether) grafted with cholic acid derivative CA(PAGE6)4 was functionalized with cysteamine. The cysteamine functionalized star-like polymer was appended with three different molar equivalent of UPy (3.0, 6.0, 9.0). The products were purified and characterized using spectroscopy (1H NMR and FTIR) and electron microscopy (SEM and TEM). The self-assembly of the star-like polymers in water was achieved by dialyzing them at 0.01 % w/v and 1.0 % w/v concentrations. Morphological details of the self-assemblies were then studied by electron microscopy and 3D structural details were studied using electron tomography (ET) reconstruction. Finally, study was extended to interfacial self-assembly of polymers at hydrophilic mica and silicon wafer surfaces. Supramolecular linker via dimerization of UPy is an important factor as it changes the morphological features of the self-assembled polymers. While controlled spherical assemblies was obtained with UPy, grafting the polymers with the cysteamine alone resulted in self-assembly of the polymer into small micelles. Furthermore, the amount of UPy nor the concentration of the solution affected the morphology of the assemblies, although the size of the spherical superstructure was concentration dependent. Self-assembly on the hydrophilic surfaces resulted in monolayer-like assembly consisting of spheres which can be further extended towards potential coating applications. |
| Abstract (fin): | Supramolekulaarinen kemia tutkii molekyylien itsejärjestymistä suuremmiksi molekyylirakenteiksi heikkojen ei-kovalenttisten vuorovaikutuksien avulla. Toiminnaltaan ja rakenteeltaan monimutkaisia materiaaleja on tehty hyödyntäen heikkoja supramolekulaarisia vuorovaikutuksia, kuten vetysidoksia ja van der Waalsin sidoksia. Itsejärjestymisessä molekyylit järjestyvät tarkasti määriteltyyn rakenteeseen tai muotoon itsenäisesti. Itsejärjestyneiden rakenteiden osat voivat olla pieniä molekyylejä tai yhdisteitä, polymeerejä tai kolloidisia partikkeleita, ja niiden koko voi näin vaihdella nanometreistä makroskooppiseen skaalaan. Suurimolekyylimassaisten blokkipolymeerien sekä pienimolekyylimassaisten surfaktanttien itsejärjestyminen tunnetaan hyvin, kun taas rakenteeltaan asymmetrisia, amfifiilisia surfaktantteja muistuttavien pienimolekyylimassaisten polymeerien itsejärjestymistä ei ole laajasti tutkittu. Työn tarkoituksena oli suunnitella molekyylimalli amfifiilisen polymeerin supramolekulaarisesti kontrolloituun itsejärjestymiseen. Asymmetrinen, tähtimäinen polymeeri funktionalisoitiin supramolekulaarisesti vuorovaikuttavalla ureidopyrimidinonilla (UPy), joka dimeroituu itsensä kanssa vahvojen vetysidosten avulla. Sappihaposta johdetty poly(allyyli glysidyyli eetteri) CA(PAGE6)4 muokattiin ensin kysteamiinilla ja sen jälkeen kolmella eri ekvivalentilla UPya (3.0 , 6.0 , 9.0). Tuotteet karakterisoitiin 1H NMR:lla, FTIR:lla ja SEM:lla, jonka jälkeen tuotteet dialysoitiin 0.01 % w/v ja 1 % w/v % konsentraatioissa. Molekyylien itsejärjestyminen saatiin aikaiseksi dialyysissä hitaalla liuottimen vaihdolla. Itsejärjestyneiden rakenteiden morfologiaa tutkittiin TEM:lla, SEM:lla ja elektronitomografialla. Lopuksi molekyylien itsejärjestymistä tutkittiin hydrofiilisillä pinnoilla, kuten muskoviittikiilteellä ja piilevyllä. Polymeerien itsejärjestymistä onnistuttiin kontrolloimaan supramolekulaarisesti UPyn dimerisaation avulla, joka aikaansaa itsejärjestyneisiin polymeereihin morfologisia eroja. UPylla funktionalisoidut polymeerimolekyylit järjestyivät suuremmiksi, muodoltaan pallomaisiksi rakenteiksi, kun taas ilman UPya polymeereista muodostui pieniä misellejä. UPyn määrä tai polymeerin konsentraatio eivät vaikuttaneet itsejärjestyneiden rakenteiden morfologiaan, joskin konsentraation nostaminen suurensi muodostuneiden rakenteiden kokoa. Polymeeri itsejärjestyi hydrofiilisille pinnoille muodostaen kerroksen, joka muistuttaa yksikerrosteista, pallomaisista rakenteista koostuvaa pinnoitetta, jota voidaan tulevaisuudessa hyödyntää erilaisissa pinnoitesovelluksissa. |
| ED: | 2016-02-21 |
INSSI record number: 53163
+ add basket
« previous | next »
INSSI