Hierarchical self-assembly from nanometric micelles to colloidal spherical superstructures

Kia Bertula, Nonappa Nonappa, Teemu T.T. Myllymäki, Hongjun Yang, Xiaoxia Zhu, Olli Ikkala

Tutkimustuotos: LehtiartikkeliArticleScientificvertaisarvioitu

15 Sitaatiot (Scopus)
231 Lataukset (Pure)

Abstrakti

We report sequential self-assembly of low molecular weight asymmetric star-like polymers from nanometric spherical micelles (core diameter 8–12 nm) to colloidal spherical superstructures (d > 500–1000 nm) in aqueous media, as directed by quadruple hydrogen bonding moieties activated by solvent exchanges. The molecules consist of a rigid asymmetric steroidal cholic acid (CA) core, whose hydroxyl groups are first grafted with four oligomeric allyl glycidyl ether (AGE) chains involving six repeat units. The allylic double bonds are thiol-clicked with cysteamine (HS-(CH2)2-NH2), and in the final step their amino end groups are conjugated with 2-ureido-4[1H]-pyrimidinone (UPy) via isocyanate chemistry using UPy-(CH2)6-NCO to obtain asymmetric star-like facially amphiphilic molecules denoted as CA[(AGE-NH2)6]4-(UPy)n. They self-assemble into spherical micelles in dimethyl sulfoxide (DMSO), which suppresses the dimerization of UPys. Solvent exchange from DMSO to water activates the inter-micellar hydrogen bonds via the peripheral UPy units, which triggers the formation of spherical submicron to micron scale superstructures. Based on three-dimensional (3D) reconstruction using transmission electron tomography (ET), we show that such structures are composed of densely packed micellar network. Our work shows that surfactant-like molecules, characteristically leading to micelles, can undergo complex and hierarchical self-assembly to microscale by equipping the solubilising chains with hydrogen bonding units that can be switched ON and OFF by sequential solvent exchanges.

AlkuperäiskieliEnglanti
Sivut177-187
Sivumäärä11
JulkaisuPolymer
Vuosikerta126
DOI - pysyväislinkit
TilaJulkaistu - 2017
OKM-julkaisutyyppiA1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Hierarchical self-assembly from nanometric micelles to colloidal spherical superstructures'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.
  • HYBER: Suomen Akatemian Biosynteettisten hybridimateriaalien molekyylimuokkauksen huippuyksikkö (2014-2019)

    Ikkala, O. (Vastuullinen tutkija), Morits, M. (Projektin jäsen), Rissanen, S. (Projektin jäsen), Nonappa, N. (Projektin jäsen), Sanchez Sanchez, A. (Projektin jäsen), Bertula, K. (Projektin jäsen), Cherian, T. (Projektin jäsen), Haataja, J. (Projektin jäsen), Toivonen, M. (Projektin jäsen), Poutanen, M. (Projektin jäsen), Sohrabi, F. (Projektin jäsen), Hynninen, V. (Projektin jäsen) & Myllymäki, T. (Projektin jäsen)

    01/01/201731/12/2019

    Projekti: Academy of Finland: Other research funding

  • ERC Ikkala (ERC)

    Houbenov, N. (Projektin jäsen), Cherian, T. (Projektin jäsen), Bertula, K. (Projektin jäsen), Morits, M. (Projektin jäsen), Myllymäki, T. (Projektin jäsen), Ikkala, O. (Vastuullinen tutkija), Toivonen, M. (Projektin jäsen), Sorvari, J. (Projektin jäsen), Sanchez Sanchez, A. (Projektin jäsen), Nonappa, N. (Projektin jäsen), Johansson, L.-S. (Projektin jäsen), Martikainen, L. (Projektin jäsen), McKee, J. (Projektin jäsen), Junnila, S. (Projektin jäsen), Rosilo, H. (Projektin jäsen), Gröschel, A. (Projektin jäsen) & Haataja, J. (Projektin jäsen)

    01/11/201131/03/2017

    Projekti: EU: ERC grants

Siteeraa tätä