通過在合成分子組裝過程中控制形狀，大小和成分，研究人員可以開始探究這些因素如何影響軟材料的功能。找到這些答案有助于推進(jìn)病毒學(xué)，藥物輸送的發(fā)展和新材料的創(chuàng)造。

伊利諾伊大學(xué)厄巴納 - 香檳分校的化學(xué)和生物分子工程教授Damien Guironnet說：“我們接觸這個新的研究概念并不是試圖解決問題，而是通過詢問軟分子合成的可能性。”并且是一項新研究的主要作者。“如果我們能夠在分子合成過程中控制形狀，大小和成分等因素，那會是什么意思?”

該研究結(jié)果發(fā)表在“ 美國國家科學(xué)院院刊”上。

研究人員表示，多年來，科學(xué)家一直在努力澄清納米顆粒的形狀和大小如何影響其在活組織內(nèi)的行為。“我們創(chuàng)造的合成分子的大小與病毒的大小相對應(yīng)，”化學(xué)和生物分子工程研究生和研究合著者Dylan Walsh說。“通過控制這些因素進(jìn)行的觀察將使研究人員能夠探究這些類型的問題。”

該團(tuán)隊結(jié)合了經(jīng)典的化學(xué)合成技術(shù)和基本的化學(xué)工程原理。他們通過所用構(gòu)件的流速引入了對聚合物形成順序的精確控制。研究人員說，通過改變流速，新工藝可以產(chǎn)生具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的軟物質(zhì)。

“我們使用數(shù)學(xué)模型來預(yù)測我們創(chuàng)建的分子的形狀，大小和組成，并在實(shí)驗(yàn)室中使用計算機(jī)引導(dǎo)的合成來調(diào)整控制聚合物結(jié)構(gòu)的混合物的流速，”Guironnet說。

研究人員認(rèn)為僅僅聲明他們可以做到這一點(diǎn)是不夠的 - 他們需要證明這一點(diǎn)。

“我們的數(shù)學(xué)建模不包括任何假設(shè)，因此除了我們的模型之外，沒有其他任何東西可以形成，但數(shù)學(xué)不是你能看到的東西，”Guironnet說。“形狀是我們可以看到的，我們能夠通過顯微成像驗(yàn)證我們形成的聚合物與我們預(yù)測的一致。”

該團(tuán)隊使用可溶于有機(jī)溶劑的合成分子實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)，但下一步將是轉(zhuǎn)移到水溶性分子上。“如果我們真的想要更好地了解我們的免疫反應(yīng)并提高藥物輸送的特異性，我們需要它們是水溶性的，這樣它們才能在我們體內(nèi)發(fā)揮作用，”Guironnet說。

研究人員認(rèn)為這項工作是推動軟材料合成聚合物科學(xué)發(fā)展的重要一步。

“我們可以使用新的構(gòu)建模塊，現(xiàn)在我們可以研究如何使用這些模塊在分子水平上組裝新材料，”沃爾什說。“我們認(rèn)為它與樂高積木合作，看看各個積木的形狀如何影響最終產(chǎn)品。”