Early theories for bottlebrush poly

Early theories for bottlebrush polymers have suggested that the so-called main-chain stiffening effect caused by the presence of a dense corona of side chains along a central main chain should lead to an increased ratio of effective persistence length (l(p,eff)) over the effective thickness (D-eff) and, hence, ultimately to lyotropic liquid crystalline behavior. More recent theories and simulations suggest that l(p,eff) similar to D-eff, such that no liquid crystalline behavior is induced by bottlebrushes. In this paper we investigate experimentally how lyotropic liquid crystalline behavior of a semiflexible polymer is affected by a dense coating of side chains. We use semiflexible DNA as the main chain. A genetically engineered diblock protein polymer C4K12 is used to physically adsorb long side chains on the DNA. The C4K12 protein polymer consists of a positively charged binding block (12 lysines, K12) and a hydrophilic random coil block of 400 amino acids (C-4). From light scattering we find that, at low ionic strength (10 mMTris-HCl), the thickness of the self-assembled DNA bottlebrushes is on the order of 30 nm and the effective grafting density is 1 side chain per 2.7 nm of DNA main chain. We find these self-assembled DNA bottlebrushes form birefringentlyotropic liquid crystalline phases at DNA concentrations as low as 8 mg/mL, roughly 1 order of magnitude lower than for bare DNA. Using small-angle X-ray scattering (SAXS) we show that, at DNA concentrations of 12 mg/mL, there is a transition to a hexagonal phase. We also show that, while the effective persistence length increases due to the bottlebrush coating, the effective thickness of the bottlebrush increases even more, such that in our case the bottlebrush coating reduces the effective aspect ratio of the DNA. This is in agreement with theoretical estimates that show that, in most cases of practical interest, a bottlebrush coating will lead to a decrease of the effective aspect ratio, whereas, only for bottlebrushes with extremely long side chains at very high grafting densities, a bottlebrush coating may be expected to lead to an increase of the effective aspect ratio

Результаты (русский) 1:

Начале теории для полимеров кустарничков предложили, что эффект так называемой главной цепи жесткости, вызванные наличием густой Корона боковых цепей вдоль центральной главной цепи должна привести к увеличению соотношения эффективного сохранения длины (l(p,eff)) над эффективная толщина (D-eff) и, следовательно, в конечном счете лиотропный жидкий кристаллический поведение. Более поздние теории и моделирования показывают что l(p,eff) похож на D-eff, таким образом, что поведение не жидкий кристаллический индуцируется расцвечивая. В этой статье мы рассматриваем экспериментально как лиотропный жидкий кристаллический поведение полугибких полимера зависит от плотного покрытия боковых цепей. Мы используем полугибких ДНК как основной цепи. Полимер генетически диблок белка C4K12 используется для физически адсорбируют длинные боковые цепи на ДНК. Полимерные C4K12 белок состоит из блока положительно заряженных привязки (12 lysines, K12) и гидрофильные случайных катушки блок 400 аминокислот (C-4). От рассеяния света мы находим, что в низкой ионной силы (10 mMTris-HCl), толщина собственн-собранные расцвечивая ДНК составляет порядка 30 Нм и эффективная плотность прививочных является 1 боковой цепи на 2,7 Нм главной цепи ДНК. Мы находим эти собственн-собранные ДНК расцвечивая формы birefringentlyotropic жидких кристаллических фаз в концентрации ДНК как низко как 8 мг/мл, примерно 1 порядок величины ниже, чем для голой ДНК. С помощью небольшой угол рентгеновского рассеяния (лучей) мы показывают, что при концентрации ДНК 12 мг/мл, есть переход в гексагональной фазу. Мы также показывают, что, в то время как эффективное сохранение длина увеличивается за счет кустарничков, покрытие, эффективная толщина кустарничков увеличивается еще больше, таким образом, что в нашем случае кустарничков покрытие уменьшает эффективное соотношение сторон ДНК. Это согласуется с теоретических оценок, которые показывают, что, в большинстве случаев практический интерес, кустарничков покрытия приведет к снижению эффективной пропорции, в то время как только для расцвечивая с чрезвычайно длинные боковые цепи в прививочных очень высокой плотности, кустарничков покрытие можно ожидать, приведет к увеличению эффективной пропорции

Результаты (русский) 2:

Ранние теории для хвоща полимеров полагают, что так называемый главной цепи придания жесткости эффект, вызванный наличием плотной короны боковых цепей вдоль центральной основной цепи должно приводить к увеличению коэффициента эффективной длины послесвечения (л (р, EFF) ) над эффективной толщины (D-EFF) и, следовательно, в конечном счете, к лиотропных жидких кристаллов картину поведения. Более поздние теории и моделирования позволяют предположить, что л (р, EFF) похож на D-эф, такой, что ни одна жидкокристаллическая поведение не индуцируется каллистемоны. В данной работе исследуется экспериментально, как лиотропная жидкокристаллическая поведение полугибких полимера зависит от плотного покрытия боковых цепей. Мы используем полугибких ДНК в качестве основной цепи. Полученный методами генной инженерии диблок белок полимер C4K12 используется для физически адсорбируют длинные боковые цепи на ДНК. Белок полимер C4K12 состоит из положительно заряженного связывающего блока (12 лизинов, К12) и гидрофильную неориентированный блок катушки 400 аминокислот (C-4). Из рассеяния света мы находим, что при низкой ионной силе (10 mMTris-HCl), толщина самоорганизующихся каллистемоны ДНК составляет порядка 30 нм и эффективной плотности Прививка 1 боковой цепи на 2,7 нм ДНК основной цепи , Мы находим эти самоорганизующиеся каллистемоны ДНК образуют birefringentlyotropic жидкокристаллические фазы при концентрациях ДНК, как низко как 8 мг / мл, примерно 1 на порядок ниже, чем для голой ДНК. Использование малоуглового рентгеновского рассеяния (МУР) показано, что при концентрациях ДНК 12 мг / мл, происходит переход к гексагональной фазе. Мы также показали, что, в то время как эффективная длина устойчивость увеличивается за счет хвоща покрытия, эффективная толщина хвоща возрастает еще больше, таким образом, что в нашем случае хвоща покрытие уменьшает эффективное соотношение сторон ДНК. Это согласуется с теоретическими оценками, которые показывают, что, в большинстве случаев, представляющих практический интерес, A хвоща покрытия приведет к уменьшению эффективного соотношения сторон, в то время как только для каллистемоны с очень длинными боковыми цепями при очень высокой плотности прививаемых, а хвоща покрытие может быть как ожидается, приведет к увеличению эффективного соотношения сторон