A Light-Sensitive Single Molecule Centered in Rigid (PA)-Flexible (PEG) Block Copolymer

Abstract

We report a poly(ethylene glycol)-poly(L-alanine)-azobenzene-poly(L-alanine)-poly(ethylene glycol) (PEG-PA-Z-PA-PEG) as a temperature and light sensitive polymer. The poly(ethylene glycol)-poly(L-alanine) diblock copolymers with a flexible-rigid block structure were coupled by an azobenzene group that undergoes a reversible configurational change between ‘‘trans’’ and ‘‘cis’’ upon exposure to UV and vis light. The single azobenzene molecule embedded in the middle of a block copolymer with a flexible (shell)-rigid (core) structure significantly affected molecular assembly, micelle size, polypeptide secondary structure, and sol-to-gel transition temperature of the polymer aqueous solution, depending on its exposure to UV or vis light.;이 논문에서는 이중-자극(온도와 빛) 민감성 고분자인 폴리(에틸렌 글리콜)-폴리(L-알라닌)-아조벤젠-폴리(L-알라닌)-폴리(에틸렌 글리콜) (PEG-PA-Z-PA-PEG)를 합성하여 온도에 따른 민감성과 자외선과 가시광선을 조사함에 따른 차이에 대하여 보고하고자 한다. 4.0W 자외선램프를 사용하여 수용액 상태의 고분자에 자외선을 조사하였으며 가시광선에 노출시킴으로써 그 변화를 보았다. 그 결과 260-263nm에서 흡광도가 감소하였으며, 317-323nm에서 흡광도가 증가하였으며, 이는 가시광선에 노출될수록 시스형에서 트랜스형으로 이성질화 반응이 일어난다는 것을 알 수 있었다. 이에 따른 마이셀의 크기 변화는 저온-투과전자현미경, 겔-투과 크로마토그래피 그리고 동적 광산란법을 통해 자외선을 조사했을 때보다 가시광선에 노출되었을 때의 마이셀 크기가 더 크다는 것을 확인하였다. 또한 자외선을 조사하였을 때 더 낮은 졸-젤 전이 온도를 보였다. 이중-자극 민감성 고분자는 온도 민감성 고분자인 폴리(에틸렌 글리콜)-폴리알라닌 이중 블록 공중합체와 빛에 민감한 아조벤젠 그룹을 연결시켜 합성할 수 있었다. 가시 광선에 노출된 트랜스-아조벤젠 그룹을 가진 고분자는 수용액 상에서 더 큰 마이셀의 크기를 형성하며 시스-아조벤젠 그룹을 가진 고분자보다 증가된 베타 쉬트를 보인다. 각 상태마다 아조벤젠 그룹의 쌓이는 경향은 다른 π-π 상호작용을 보여주며, 고분자 수용액의 졸-젤 전이 온도 차이에도 영향을 끼치게된다. 아조벤젠 성분의 이성질화 변화로 인해, 고분자의 유동성에 큰 영향을 미치게 되며, 결과적으로 단단한 PEG와 유연한 PA로 이루어진 PEG-PA 이중 블록 공중합체 사이의 빛에 민감한 아조벤젠 그룹의 입체 배치 변화는 미시적/거시적 분자 조립의 조절 가능성을 볼 수 있었다.