Перекрестная связь

В химии и биологии перекрестная связь -это связь или короткая последовательность связей, которая связывает одну полимерную цепь с другой. Эти связи могут принимать форму ковалентных связей или ионных связей , и полимеры могут быть либо синтетическими полимерами, либо природными полимерами (такими как белки ).

В химии полимеров «сшивание» обычно относится к использованию поперечных связей для содействия изменению физических свойств полимеров.

Когда «сшивание» используется в биологическом поле, он относится к использованию зонда для соединения белков вместе для проверки взаимодействия белка-белка , а также других методологий сшивания творческого сшивания. ^{[ не проверено в теле ]}

Хотя этот термин используется для обозначения «связывания полимерных цепей» для обоих наук, степень сшивания и специфичность агентов сшивания сильно различается.

Синтетические полимеры

Химические реакции, связанные с сшиванием сушильных масел , процесс, который производит линолеум .

Сшивание обычно включает в себя ковалентные связи, которые соединяют две полимерные цепи. Термин «отверждение» относится к сшиванию термосетитивных смол, таких как ненасыщенная полиэфирная и эпоксидная смола, и термин вулканизация характерно используется для каучуков . ^{[ 1 ]} Когда полимерные цепи сшиваются, материал становится более жестким. Механические свойства полимера сильно зависят от плотности сшивки. Низкая плотность сшивки увеличивает вязкость полимерных расплавов . Промежуточные плотности сшивки превращают липкие полимеры в материалы, которые обладают эластомерными свойствами и потенциально высокими сильными сторонами. Очень высокая плотность поперечной связи может привести к тому, что материалы становятся очень жесткими или стеклообразными, такими как фенолоформальдегидные материалы. ^{[ 2 ]}

Типичная виниловая эфирная смола , полученная из бисфенола диглицидилового эфира . Свободная радикальная полимеризация дает очень сшитый полимер. ^{[ 3 ]}

В одной реализации неволимеризованная или частично полимеризованная смола обрабатывается сшивающим реагентом . В вулканизации сера является сшивающим агентом. Его введение меняет резину на более жесткий, долговечный материал, связанный с автомобилями и велосипедными шинами . Этот процесс часто называют отверждением серы. В большинстве случаев сшивание необратимо, а результирующий термосетирующий материал ухудшается или горит в случае нагрева, без плавления. Химические ковалентные сшивки стабильны механически и термически. Следовательно, сшитые продукты, такие как автомобильные шины, не могут быть легко переработаны.

Класс полимеров, известных как термопластичные эластомеры, полагаются на физические сшивки в их микроструктуре для достижения стабильности, и широко используются в приложениях, не связанных с таблицами, таких как снежные пути, и катетеры для медицинского использования. Они предлагают гораздо более широкий спектр свойств, чем обычные сшитые эластомеры, потому что домены, которые действуют как поперечные связи, обратимы, поэтому могут быть реформированы теплом. Стабилизирующие домены могут быть некристаллическими (как у стирол-бутадиеновых блок-сополимеров) или кристаллическими, как у термопластичных сополиэфиров.

Соединение Bis (триэтоксисилилпропил) тетрасульфид является сшивающим средством: силокси -группы связываются с кремнеземами и полисульфидными группами вулканизируются с полиолефинами .

Алкид-эмали , доминирующий тип коммерческой масляной краски, лечение путем окислительного сшивания после воздействия воздуха. ^{[ 4 ]}

Физические перекрестные связи

В отличие от химических поперечных связей, физические сшивки образуются более слабыми взаимодействиями. Например, альгинатные гели натрия при воздействии ионов кальция, которые образуют ионные связи, которые моются между альгинатными цепями. ^{[ 5 ]} Гели поливинилового спирта при добавлении буры посредством водородной связи между борной кислотой и алкогольными группами полимера. ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]} Другие примеры материалов, которые образуют физически сшитые гели, включают желатин , коллаген , агароза и агар .

Измерение степени сшивания

Сшивание часто измеряется с помощью испытаний на отеки . Сшитая образец помещается в хороший растворитель при определенной температуре, и измеряется либо изменение массы, либо изменение объема. Чем более сшивая, тем меньше набухает. Основываясь на степени отека, параметр взаимодействия Флори (который связывает взаимодействие растворителя с образцом), и плотность растворителя, теоретическая степень сшивания может быть рассчитана в соответствии с теорией сети Флори. ^{[ 8 ]}

Два стандарта ASTM обычно используются для описания степени сшивания в термопластах. В ASTM D2765 образец взвешивается, затем помещается в растворитель в течение 24 часов, снова взвешивал, когда опухший, затем высушил и взвесил последний раз. ^{[ 9 ]} Степень отека и растворимая часть можно рассчитать. В другом стандарте ASTM, F2214, образец помещается в прибор, который измеряет изменение высоты в образце, что позволяет пользователю измерить изменение объема. ^{[ 10 ]} Затем можно рассчитать плотность сшивки.

В биологии

Лигнин

Лигнин является очень сшитым полимером, который содержит основной структурный материал более высоких растений. Гидрофобный материал, он получен из монолинголов -предшественников . Гетерогенность возникает из -за разнообразия и степени сшивания между этими лигнолами.

В ДНК

HN1 ( BIS (2-хлорэтил) этиламин ), сшитый ДНК. Как и большинство сшивателей, эта молекула имеет две реактивные группы.

Поперечные поперечные линии ДНК оказывают сильное влияние на организмы, потому что эти поражения мешают транскрипции и репликации . Эти эффекты могут быть использованы в пользу (обращение с раком), или они могут быть смертельными для организма хозяина. Препарат цисплатин функционирует путем образования внутристрановых сшивок в ДНК. ^{[ 11 ]} Другие сшивающие агенты включают горчичный газ , митомицин и псорален . ^{[ 12 ]}

Белки

В белках сшивки важны для создания механически стабильных структур, таких как волосы и шерсть , кожа и хрящ . Дисульфидные связи являются общими сшивками. ^{[ 13 ]} Образование изопептидной связи является еще одним типом белкового сшивки.

Процесс применения постоянной волны к волосам включает в себя разрушение и реформацию дисульфидных связей. Обычно для разрыва используется микаптан, такой как тиогликолят аммония. После этого волосы скручиваются, а затем «нейтрализованы». Нейтрализатор, как правило, является кислым раствором перекиси водорода, который вызывает образование новых дисульфидных связей, что постоянно фиксирует волосы в его новую конфигурацию.

Скомпрометированный коллаген в роговице, состояние, известное как кератоконус , можно лечить с помощью клинического сшивания. ^{[ 14 ]} В биологическом контексте сшивание может сыграть роль в атеросклерозе посредством продвинутых конечных продуктов гликирования (возраст), которые были связаны с привлечением сшивания коллагена, что может привести к жесткости сосудов. ^{[ 15 ]}

Исследовать

Белки также могут быть искусственно сшиты с использованием кроссовок с малой молекулярными. Этот подход использовался для выяснения белковых взаимодействий . ^{[ 16 ]}^{[ 17 ]}^{[ 18 ]} Сестринкеры связывают только поверхностные остатки в относительно непосредственной близости в нативном состоянии . Обычные сшипы включают в себя имидоэстер -кросслингер -диметил suberimidate, n -гидроксисукцинимид -тер -кросс -затягиватель BS3 и формальдегид . Каждый из этих сшивателей индуцирует нуклеофильную атаку аминогрузки лизина и последующей ковалентной связи через сшитый. нулевой длиной, с преобразуя Функции EDC карбоксилы в аминореактивные промежуточные звена, которые связываются с остатками лизина или другими доступными первичными аминами. SMCC или его растворимый в воде аналог Sulfo-SMCC обычно используется для приготовления конъюгатов антител-хаптен для развития антител.

Метод in vitro сшивания -это Picup ( фото-индуцированное сшивание немодифицированных белков ). ^{[ 19 ]} Типичными реагентами являются аммониея перспекто (APS), акцептор электронов, фотосенсибилизатор Tris-Bipyridylruthenium (II) Катион ( [Ru (bpy) ₃ ] ²⁺). ^{[ 19 ]} В in vivo сшивание белковых комплексов клетки выращивают с помощью фотореактивных диазирина аналогов с лейцином и метионином , которые включены в белки. После воздействия ультрафиолетового света диазирины активируются и связываются с взаимодействующими белками, которые находятся в пределах нескольких Ångströms фотореактивного аналога аминокислот (сшивание ультрафиолетового излучения). ^{[ 20 ]}

Смотрите также

Ветвление (химия полимеров)
Сшитый агрегат фермента
Сшитый полиэтилен (PEX)
Сшивание ДНК
Фиксация (гистология)
Фенол -формальдегидная смола (фенольная смола)

Ссылки

^ Ганс сомневается; Ральф Д. Майер; Майкл Шиллер (2009). Руководство по аддитивному аддитивному пластику (6 -е изд.). Мюнхен: Гансер. п. 746. ISBN 978-3-446-40801-2 .
^ Gent, Алан Н. (1 апреля 2018 г.). Инжиниринг с резиной: как разработать резиновые компоненты . Гансер. ISBN 9781569902998 Полем Получено 1 апреля 2018 года - через Google Books.
^ Pham, Ha Q.; Маркс, Морис Дж. (2012). «Эпоксидные смолы». Энциклопедия промышленной химии Уллмана . doi : 10.1002/14356007.a09_547.pub2 . ISBN 978-3527306732 .
^ Авраам, TW; Höfer, R. (2012), «Полимерные строительные блоки и полимеры на основе липидов» , полимерная наука: всесторонняя ссылка , Elsevier, стр. 15–58, doi : 10.1016/b978-0-444-53349-4.00253-3 , ISBN 978-0-08-087862-1 Получено 2022-06-27
^ Хехт, Хадас; Srebnik, Simcha (2016). «Структурная характеристика альгината натрия и альгината кальция». Биомакромолекулы . 17 (6): 2160–2167. doi : 10.1021/acs.biomac.6b00378 . PMID 27177209 .
^ «Эксперименты: PVA Polymer Slime» . Образование: Вдохновление вашего преподавания и обучения . Королевское общество химии. 2016 Получено 2 апреля 2022 года . Раствор поливинилового спирта (PVA) может быть превращен в слизь путем добавления раствора буры, который создает сшивки между полимерными цепями.
^ Касасса, Эз; Саркуз, Ам; Van Dyke, Ch (1986). «Гелация поливинилового спирта с буракс: новый эксперимент по участию в классе, включающий подготовку и свойства« слизь » ». Журнал химического образования . 63 (1): 57. Bibcode : 1986jched..63 ... 57c . doi : 10.1021/ed063p57 .
^ Флори, PJ, «Принципы химии полимеров» (1953)
^ «ASTM D2765 - 16 Стандартные методы испытаний для определения содержания геля и соотношения набухания сшитых пластиков этилена» . www.astm.org . Получено 1 апреля 2018 года .
^ «ASTM F2214 - 16 Стандартный метод испытаний для определения in situ параметров сетевых сшитых ультра -высокого молекулярного полиэтилена (UHMWPE)» . www.astm.org . Получено 1 апреля 2018 года .
^ Сиддик, Захид Х. (2003). «Цисплатин: способ цитотоксического действия и молекулярная основа резистентности» . Онкоген . 22 (47): 7265–7279. doi : 10.1038/sj.onc.1206933 . PMID 14576837 . S2CID 4350565 .
^ Нолл, Дэвид М.; Мейсон, Трейси МакГрегор; Миллер, Пол С. (2006). «Образование и восстановление межстрятных поперечных связей в ДНК» . Химические обзоры . 106 (2): 277–301. doi : 10.1021/cr040478b . PMC 2505341 . PMID 16464006 .
^ Кристое, Джон Р.; Деннинг, Рон Дж.; Эванс, Дэвид Дж.; Хусон, Микки Дж.; Джонс, Лесли Н.; Лэмб, Питер Р.; Миллингтон, Кит Р.; Филлипс, Дэвид Г.; Пьерлот, Энтони П.; Риппон, Джон А.; Рассел, Ян М. (2005). "Шерсть". Кирк-Отмер Энциклопедия химических технологий . doi : 10.1002/0471238961.2315151214012107.A01.pub2 . ISBN 9780471484943 .
^ Wollensak G, Spoerl E, Seiler T. Рибофлавин/Ultraviolet-A-индуцированный сшивание коллагена для лечения кератоконуса. Am J Ophthalmol. 2003 май; 135 (5): 620-7.
^ Прасад, Ананд; Беккер, Питер; Tsimikas, Sotirios (2012-08-01). «Усовершенствованные конечные продукты гликирования и диабетические сердечно -сосудистые заболевания». Кардиология в обзоре . 20 (4): 177–183. doi : 10.1097/crd.0b013e318244e57c . ISSN 1538-4683 . PMID 22314141 . S2CID 8471652 .
^ «Биология белка Пирса - Thermo Fisher Scientific» . www.piercenet.com . Получено 1 апреля 2018 года .
^ Kou Qin; Чунмин Донг; Гуаню У; Невин Амберт (август 2011 г.). «Неактивная предварительная символа рецепторов, связанных с GQ и гетеротримерами GQ» . Природная химическая биология . 7 (11): 740–747. doi : 10.1038/nchembio.642 . PMC 3177959 . PMID 21873996 .
^ Мизсеи, Река; Ли, Сяолонг; Чен, Ван-на; Сабо, Моника; Ван, Цзя-Хуай; Вагнер, Герхард; Reinherz, Ellis L.; Маллис, Роберт Дж. (Январь 2021 г.). «Общая химическая стратегия сшивания для структурного анализа слабо взаимодействующих белков, применяемых к комплексам ProtCR-PMHC» . Журнал биологической химии . 296 : 100255. DOI : 10.1016/j.jbc.2021.100255 . ISSN 0021-9258 . PMC 7948749 . PMID 33837736 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Причудливый, Дэвид А.; Kodadek, Thomas (1999-05-25). «Химия для анализа взаимодействий белка-белка: быстрое и эффективное сшивание, вызванное длинным светом длиной волны» . Труды Национальной академии наук . 96 (11): 6020–6024. Bibcode : 1999pnas ... 96.6020f . doi : 10.1073/pnas.96.11.6020 . ISSN 0027-8424 . PMC 26828 . PMID 10339534 .
^ Суханек, Моника; Анна Радзиковска; Кристоф Тиле (апрель 2005 г.). «Фото-лейцина и фотометинин позволяют идентифицировать взаимодействия белка-белка в живых клетках» . Природные методы . 2 (4): 261–268. doi : 10.1038/nmeth752 . PMID 15782218 .

Внешние ссылки

Примечание к примечанию о том, как измерить степень сшивания в пластмассовых архивировании 2013-11-02 на машине Wayback

[1] Ганс сомневается; Ральф Д. Майер; Майкл Шиллер (2009). Руководство по аддитивному аддитивному пластику (6 -е изд.). Мюнхен: Гансер. п. 746. ISBN 978-3-446-40801-2 .

[2] Gent, Алан Н. (1 апреля 2018 г.). Инжиниринг с резиной: как разработать резиновые компоненты . Гансер. ISBN 9781569902998 Полем Получено 1 апреля 2018 года - через Google Books.

[Ullmann-3] Pham, Ha Q.; Маркс, Морис Дж. (2012). «Эпоксидные смолы». Энциклопедия промышленной химии Уллмана . doi : 10.1002/14356007.a09_547.pub2 . ISBN 978-3527306732 .

[4] Авраам, TW; Höfer, R. (2012), «Полимерные строительные блоки и полимеры на основе липидов» , полимерная наука: всесторонняя ссылка , Elsevier, стр. 15–58, doi : 10.1016/b978-0-444-53349-4.00253-3 , ISBN 978-0-08-087862-1 Получено 2022-06-27

[5] Хехт, Хадас; Srebnik, Simcha (2016). «Структурная характеристика альгината натрия и альгината кальция». Биомакромолекулы . 17 (6): 2160–2167. doi : 10.1021/acs.biomac.6b00378 . PMID 27177209 .

[6] «Эксперименты: PVA Polymer Slime» . Образование: Вдохновление вашего преподавания и обучения . Королевское общество химии. 2016 Получено 2 апреля 2022 года . Раствор поливинилового спирта (PVA) может быть превращен в слизь путем добавления раствора буры, который создает сшивки между полимерными цепями.

[7] Касасса, Эз; Саркуз, Ам; Van Dyke, Ch (1986). «Гелация поливинилового спирта с буракс: новый эксперимент по участию в классе, включающий подготовку и свойства« слизь » ». Журнал химического образования . 63 (1): 57. Bibcode : 1986jched..63 ... 57c . doi : 10.1021/ed063p57 .

[8] Флори, PJ, «Принципы химии полимеров» (1953)

[9] «ASTM D2765 - 16 Стандартные методы испытаний для определения содержания геля и соотношения набухания сшитых пластиков этилена» . www.astm.org . Получено 1 апреля 2018 года .

[10] «ASTM F2214 - 16 Стандартный метод испытаний для определения in situ параметров сетевых сшитых ультра -высокого молекулярного полиэтилена (UHMWPE)» . www.astm.org . Получено 1 апреля 2018 года .

[11] Сиддик, Захид Х. (2003). «Цисплатин: способ цитотоксического действия и молекулярная основа резистентности» . Онкоген . 22 (47): 7265–7279. doi : 10.1038/sj.onc.1206933 . PMID 14576837 . S2CID 4350565 .

[12] Нолл, Дэвид М.; Мейсон, Трейси МакГрегор; Миллер, Пол С. (2006). «Образование и восстановление межстрятных поперечных связей в ДНК» . Химические обзоры . 106 (2): 277–301. doi : 10.1021/cr040478b . PMC 2505341 . PMID 16464006 .

[13] Кристое, Джон Р.; Деннинг, Рон Дж.; Эванс, Дэвид Дж.; Хусон, Микки Дж.; Джонс, Лесли Н.; Лэмб, Питер Р.; Миллингтон, Кит Р.; Филлипс, Дэвид Г.; Пьерлот, Энтони П.; Риппон, Джон А.; Рассел, Ян М. (2005). "Шерсть". Кирк-Отмер Энциклопедия химических технологий . doi : 10.1002/0471238961.2315151214012107.A01.pub2 . ISBN 9780471484943 .

[14] Wollensak G, Spoerl E, Seiler T. Рибофлавин/Ultraviolet-A-индуцированный сшивание коллагена для лечения кератоконуса. Am J Ophthalmol. 2003 май; 135 (5): 620-7.

[15] Прасад, Ананд; Беккер, Питер; Tsimikas, Sotirios (2012-08-01). «Усовершенствованные конечные продукты гликирования и диабетические сердечно -сосудистые заболевания». Кардиология в обзоре . 20 (4): 177–183. doi : 10.1097/crd.0b013e318244e57c . ISSN 1538-4683 . PMID 22314141 . S2CID 8471652 .

[16] «Биология белка Пирса - Thermo Fisher Scientific» . www.piercenet.com . Получено 1 апреля 2018 года .

[Kou_Qin-17] Kou Qin; Чунмин Донг; Гуаню У; Невин Амберт (август 2011 г.). «Неактивная предварительная символа рецепторов, связанных с GQ и гетеротримерами GQ» . Природная химическая биология . 7 (11): 740–747. doi : 10.1038/nchembio.642 . PMC 3177959 . PMID 21873996 .

[18] Мизсеи, Река; Ли, Сяолонг; Чен, Ван-на; Сабо, Моника; Ван, Цзя-Хуай; Вагнер, Герхард; Reinherz, Ellis L.; Маллис, Роберт Дж. (Январь 2021 г.). «Общая химическая стратегия сшивания для структурного анализа слабо взаимодействующих белков, применяемых к комплексам ProtCR-PMHC» . Журнал биологической химии . 296 : 100255. DOI : 10.1016/j.jbc.2021.100255 . ISSN 0021-9258 . PMC 7948749 . PMID 33837736 .

[:0-19] Jump up to: ^а ^{беременный} Причудливый, Дэвид А.; Kodadek, Thomas (1999-05-25). «Химия для анализа взаимодействий белка-белка: быстрое и эффективное сшивание, вызванное длинным светом длиной волны» . Труды Национальной академии наук . 96 (11): 6020–6024. Bibcode : 1999pnas ... 96.6020f . doi : 10.1073/pnas.96.11.6020 . ISSN 0027-8424 . PMC 26828 . PMID 10339534 .

[20] Суханек, Моника; Анна Радзиковска; Кристоф Тиле (апрель 2005 г.). «Фото-лейцина и фотометинин позволяют идентифицировать взаимодействия белка-белка в живых клетках» . Природные методы . 2 (4): 261–268. doi : 10.1038/nmeth752 . PMID 15782218 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]