Članek je rezultat našega večletnega znanstvenega udejstvovanja na področju visoko razvejanih polimerov, ki imajo, zaradi močno razvejane strukture in velikega števila funkcionalnih skupin, edinstvene lastnosti, zaradi katerih so zanimivi za razne aplikacije. Delo obsega poleg pregleda sinteznih postopkov priprave razvejenih poliestrov, tudi rezultate študij strukturne karakterizacije, ki kažejo, da so ti polimeri kompleksni produkti z več-dimenzionalno porazdelitvijo raznih lastnosti. Opisan je vpliv pogojev sinteze razvejenih poliestrov na njihove strukturne karakteristike in molsko maso, kot tudi vpliv teh parametrov na njihove lastnosti v raztopini in trdnem stanju. Povzeli smo tudi vrste aplikacij razvejenih polimerov, ki segajo od industrijskih aplikacij do visokotehnoloških področij.
COBISS.SI-ID: 4487194
Nep1-podobni proteini (NLP) predstavljajo naddružino proteinov, ki jih proizvajajo rastlinam patogene bakterije, glive in oomicete. Veliko NLP je citotoksinov, ki povzročajo mikrobno infekcijo dvokaličnicam, ne pa tudi enokaličnicam. V tem delu poročamo, da so glikozilinozitol fosfoceramidni (GIPC) sfingolipidi receptorji za NLP toksine. Rastlinske mutante s spremenjeno GIPC sestavo so bile bolj odporne na NLP toksine. Z vezavnimi študijami in rentgensko kristalografijo smo pokazali, da NLP tvorijo komplekse s končnimi monomernimi heksozami GIPC-ev, kar povzroči konformacijske spremembe v toksinu. Neobčutljivost monokaličnic na NLP citolizine lahko razložimo z dolžino glave GIPC sfingolipidov in arhitekturo vezavnega mesta sladkorja na NLP. Predstavili smo začetne korake v delovanju NLP citolizinov, ki so razlog za selektivno delovanje toksina na specifične rastline. V tem delu sta plodno sodelovanje izkazali raziskovalni skupini dveh Odsekov KI. Poleg tega to delo razkriva interdisciplinarno angažiranje skupine Odseka za polimerno kemijo in tehnologijo v raziskovalnih dejavnostih, podobno kot je to v primeru predlaganega projekta.
COBISS.SI-ID: 6289178
Članek opisuje metodo za pripravo dobro definiranih sintetičnih polipeptidov s polimerizacijo z odpiranjem obroča N-karboskianhidridov (NCA), ki smo jo inicirali s hidroksilno skupino. Da smo zaobšli problem počasne iniciacije s hidroksilno skupino, smo v stopnji iniciacije uporabili kislino, ki katalizira odpiranje NCA obroča s hidroksilno skupino, hkrati pa prepreči nadaljnjo rast verig s protonacijo nastale aminske skupine. Na ta način smo ločili počasno iniciacijo od hitre propagacije in ju izvedli zaporedno, saj takšna kombinacija vodi do slabo definiranih produktov. Tako smo, šele po končani iniciaciji, sprožili propagacijo verig z dodatkom baze, ki je deprotonirala amonijeve skupine. Razvito metodo smo uspešno uporabili za sintezo homopolipeptidov z uporabo alkoholov kot inciatorjev, kot tudi za pripravo blok kopolimerov, kjer smo uporabili s hidroksilno skupino terminiran polietilen glikol ali polistiren kot makroiniciatorja. Naša metoda tako ne le širi nabor možnih iniciatorjev, ampak tudi bistveno poenostavi pripravo blok polimerov na osnovi polipeptidov.
COBISS.SI-ID: 6168602
Pripravili smo emulzije z visokim deležem interne vodne faze v ciklooktenu, ki smo jih stabilizirali s sorbitan monooleatom (SPAN 80). Emulzije smo nato polimerizirali z metatezno polimerizacijo z odpiranjem obroča, pri čemer smo dobili polimerne pene s popolnoma odprto makroporozno strukturo in kovalentno vgrajeno površinsko aktivno snovjo v poli(ciklooktenske) verige preko reakcije prenosa verige. V tem delu smo pokazali, da lahko, z izborom primernega surfaktanta, pripravimo stabilne emulzije z visokim deležem interne faze (HIPE), ki jih s sledečo polimerizacijo pretvorimo v visoko porozne polimerne materiale (poliHIPEs), pri čemer se surfaktant kovalentno vgradi na površino por. S tem postopkom lahko že med samo polimerizacijo površino por funkcionaliziramo z namenom, da dobimo bolj hidrofilno površino skeleta. Izkušnje z različnimi pristopi k modifkaciji/funkcionalizaciji površin ogrodij bodo izredno pomembne za izvedbo predlaganega projekta, katerega namen je, da pripravimo visoko porozni skelet s primerno funkcionalizirano površino, ki bo omogočila vezavo in rast celic na površini ogrodja.
COBISS.SI-ID: 37876997
V tem znanstvenem prispevku smo opisali sintezo hierarhično poroznih poliHIPE hibridnih pen. Organo-kovinske kletke smo sintetizirali v poliHIPE materialu s tehniko prekristalizacije kovinskih oksidov (CuO oz. ZnO), katere smo predhodno vgradili v poliHIPE material. Na tak način pripravljeni hibridni materiali so se izkazali kot bolj vodo-obstojni, hkrati pa je bila omogočena boljša dostopnost do mikroporoznih organo-kovinskih kletk. Ti rezultati so nadaljevanje dela na hierarhično poroznih poliHIPE hibridnih penah (rezultate predhodnega dela smo objavili v Macromolecular Rapid Communications, 2015, 36, 1605-1611), kjer smo imeli velike težave z odpornostjo organo-kovinskih kletk na vodo in z mašenjem mikropor. V tem znanstvenem delu, organo-kovinskih kletk nismo neposredno vključili v emulzijo, tako da le-te niso bile izpostavljene vodi in drugim sestavinam emulzije, kar lahko negativno vpliva na stabilnost emulzij in povzroča mašenje mikropor. Metoda prekristalizacije kovinskih oksidov do organo-kovinskih kletk se je tako izkazala kot učinkovita za pripravo poliHIPE hibridnih pen z visoko stabilnostjo in visoko vsebnostjo organo-kovinskih kletk v hibridu.
COBISS.SI-ID: 6072090
V zadnjih nekaj letih so raziskave intenzivno usmerjene v zunajcelične vezikle, t.i. eksosome, saj kažejo velik potencial za diagnostične in terapevtske namene. Zaradi pomanjkanja zanesljivih metod karakterizacije eksosomov, jih je težko natančno kvantificirati in opredeliti njihovo velikost. Naše delo je bilo tako usmerjeno v razvoj metode za ločitev majhnih količin eksosomov po velikosti s pretočnim sistemom ob uporabi prečnega pretoka (angl.: asymmetrical flow field-flow fractionation, AF4). Tako ločenim eksosomom smo določili velikost in jih kvantificirali z zaporedno vezanima UV-detektorjem in detektorjem, ki meri sipano svetlobo pri več kotih, MALS). Nefrakcionirani vzorec eksosomov smo opredelili tudi z DLS in NTA tehnikama, da smo dodatno opredelili obliko, notranjo strukturo in številčno gostoto eksosomov.
COBISS.SI-ID: 5754138
Z RAFT polimerizacijo smo sintetizirali A-b-(AB) diblok kopolimer, to je poli(metil metakrilat)-blok-poli(metil metakrilat-co-(cink metakrilat acetat)) - PMMA-b-P(MMA-co-ZnMAAc). Po hidrolizi s KOH smo dobili visoko transparentne PMMA/ZnO nanokompozite, ki močno absorbirajo UV svetlobo. Vsebnost cinka v blok kopolimerih je bila med 3 in 13 utežnimi procenti. PMMA blok je bistveno pripomogel h kompatibilnosti s PMMA matriko, P(MMA-co-ZnMAAc) blok pa je deloval kot polimerni prekurzor za nastanek ZnO nanodelcev. Amfifilni blok kopolimer se v THF in THF/voda uredi v nanostrukture in s tem vpliva na obliko nastalih nanodelcev po hidrolizi blok kopolimera s KOH. Nanodelci ZnO so bili paličaste oblike z dolžinami do 80 nm in premerom 14 nm in smo jih lahko redispergirali v THF. Tako THF disperzije kot PMMA/ZnO nanokompoziti so odlično transparentni v vidnem območju in dobro absorbirajo UV svetlobo v območju pod 400 nm.
COBISS.SI-ID: 5295642
V tej znanstveni objavi smo opisali nov postopek pridobivanja nanokristalinične celuloze (NCC) iz naravnih materialov, ki vsebujejo celulozo. Postopek poteka v zmesi glikolov, ob prisotnosti le 3 % metansulfonske kisline kot katalizatorja. Metodo smo preizkusili na več modelnih naravnih materialih; to je bombažu, smrekovem žaganju, eukaliptusu in kitajski okrasni travi. Postopek sestoji iz štirih korakov: mletje biomase, glikolizna reakcija, centrifugiranje in spiranje s topili. Izkoristek izolirane nanoceluloze je med 56 in 75 %, indeks kristaliničnosti nanoceluloze pa je večji od začetnega materiala, iz katerega smo nanocelulozo izolirali, ker smo v postopku glikolize odstranili lignin, hemicelulozo in amorfno celulozo. Končni produkt je stabilna suspenzija nanokristalinične celuloze v organskem ali vodnem mediju. V tekočem ostanku smo identificirali predvsem prisotnost levulinske kisline in raznih sladkorjev. Za opisan postopek pridobivanja NCC je bil podeljen tudi mednarodni patent št.: WO2015/088451.
COBISS.SI-ID: 38446853
HIPE templatiranje smo uporabili tudi za pripravo ?-konjugiranih makroporznih pen na osnovi 1,3-dietinbenzena, ki so pokazale tako UV/ViS kot fotoluminiscenčne odzive, ko smo jih obsevali z UV svetlobo. Pene s takšno elektronsko strukturo kažejo izjemen potencial za aplikacije v opto-elektroniki ali za fotokatalitske aplikacije in bodo predmet nadaljnjih raziskav Odseka.
COBISS.SI-ID: 5523482
Tehniko pretočnega sistema z asimetričnim prečnim pretokom (AF4) v kombinaciji z detektorjem, ki meri sipano svetlobo pri več kotih (MALS) in ima vgrajen modul za dinamično sipanje svetlobe (DLS), smo uporabili za separacijo delcev po velikosti in za določitev velikosti in oblike raznih vrst mehkih delcev. Preučevali smo vpliv hitrosti longitudinalnega pretoka na izmerjen hidrodinamski radij (Rh) mehkih delcev in na deformacijo veziklov, ki so po naravi podvrženi deformaciji zaradi zunanjih sil, ki nanje delujejo. Za primerjavo smo izvedli tudi konvencionalne dinamične in statične meritve sipanja svetlobe v »batch« načinu, kjer delci niso izpostavljeni pretoku. Ugotovili smo, da hitrost longitudinalnega pretoka bistveno vpliva na določitev Rh, saj translacijsko gibanje delcev, kateremu so le-ti izpostavljeni v AF4 pretočnem sistemu, ni upoštevano pri izračunu tega parametra. Rh je pravilno določen le pri najnižjem preiskovanem pretoku (0,2 mL/min), medtem ko se s povečevanjem pretoka napaka pri določitvi Rh hitro veča. Napaka v Rh je odvisna izključno od velikosti mehkih delcev in hitrosti pretoka skozi pretočno celico LS detektorja, ne pa od vrste oziroma kemijske sestave mehkih delcev. Iz kotne odvisnosti sipane svetlobe smo, s pomočjo Kratky grafov, ugotovili, da se vezikli pri uporabljenih pretokih ne deformirajo in ohranijo sferično obliko.
COBISS.SI-ID: 6240794