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Domination of H-Bond Interactions in the Solvent-Triggering Gelation Process
Langmuir ( IF 3.7 ) Pub Date : 2022-06-22 , DOI: 10.1021/acs.langmuir.2c00677 Chengcheng Zhao 1 , Yanyao Wang 1 , Bofang Shi 1 , Mingtao Li 1 , Wei Yan 1 , Honghui Yang 2
Langmuir ( IF 3.7 ) Pub Date : 2022-06-22 , DOI: 10.1021/acs.langmuir.2c00677 Chengcheng Zhao 1 , Yanyao Wang 1 , Bofang Shi 1 , Mingtao Li 1 , Wei Yan 1 , Honghui Yang 2
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Gels prepared with the solvent-triggering method are attractive for their easy and fast preparation; however, the role of solvents in this process remains unclear, which hinders the efficient and accurate control of desired gel properties. In this study, the role of solvents in the solvent-triggering gelation process is studied using 9-fluorenylmethoxycarbonyl (Fmoc)-protected diphenylalanine (Fmoc-FF) as the gelator. Density functional theory (DFT)-based calculations and corresponding wavefunction analyses are conducted to identify the H-bonding interaction sites between the molecules. The calculation results clearly annotate the activating role of DMF and the triggering role of H2O in the gelation process. The solvation of Fmoc-FF by DMF can activate the H-bonding sites on the peptide chain, showing a conformation reversal and higher electrostatic potentials. Then, the H-bonding between Fmoc-FF and H2O is facilitated to trigger gelation. The physical Fmoc-FF/DMF/H2O gels show easily tuned mechanical strengths (G′ of 102–105 Pa), injectable potentials (general yield strain < 100%), and stable recoverability (80–98% within 100 s). The regulation of these properties depends on not only the gelator concentration but also the H-bonding interactions with solvent molecules, which have seldom been studied in detail before. By understanding the effect of solvents, low-molecular-weight gelator-based gels can be designed, prepared, and tuned efficiently for potential applications.
中文翻译：
溶剂触发凝胶过程中氢键相互作用的主导地位
溶剂触发法制备的凝胶因其制备简单、快速而具有吸引力；然而，溶剂在该过程中的作用仍不清楚，这阻碍了对所需凝胶性能的有效和准确控制。在本研究中，使用 9-芴基甲氧羰基 (Fmoc) 保护的二苯丙氨酸 (Fmoc-FF) 作为胶凝剂，研究了溶剂在溶剂触发胶凝过程中的作用。进行基于密度泛函理论 (DFT) 的计算和相应的波函数分析以识别分子之间的氢键相互作用位点。计算结果清楚地注释了DMF的活化作用和H 2的触发作用O 在凝胶化过程中。DMF对Fmoc-FF的溶剂化可以激活肽链上的氢键位点，显示出构象反转和更高的静电势。然后，促进 Fmoc-FF 和 H 2 O 之间的氢键，从而引发凝胶化。物理 Fmoc-FF/DMF/H 2 O 凝胶表现出易于调节的机械强度（G'为 10 2 –10 5Pa)、可注入潜力（一般屈服应变 < 100%）和稳定的可采性（100 秒内 80-98%）。这些性质的调节不仅取决于凝胶剂浓度，还取决于与溶剂分子的氢键相互作用，这在以前很少被详细研究。通过了解溶剂的影响，可以针对潜在应用有效地设计、制备和调整基于低分子量凝胶剂的凝胶。
更新日期：2022-06-22
中文翻译：
溶剂触发凝胶过程中氢键相互作用的主导地位
溶剂触发法制备的凝胶因其制备简单、快速而具有吸引力；然而，溶剂在该过程中的作用仍不清楚，这阻碍了对所需凝胶性能的有效和准确控制。在本研究中，使用 9-芴基甲氧羰基 (Fmoc) 保护的二苯丙氨酸 (Fmoc-FF) 作为胶凝剂，研究了溶剂在溶剂触发胶凝过程中的作用。进行基于密度泛函理论 (DFT) 的计算和相应的波函数分析以识别分子之间的氢键相互作用位点。计算结果清楚地注释了DMF的活化作用和H 2的触发作用O 在凝胶化过程中。DMF对Fmoc-FF的溶剂化可以激活肽链上的氢键位点，显示出构象反转和更高的静电势。然后，促进 Fmoc-FF 和 H 2 O 之间的氢键，从而引发凝胶化。物理 Fmoc-FF/DMF/H 2 O 凝胶表现出易于调节的机械强度（G'为 10 2 –10 5Pa)、可注入潜力（一般屈服应变 < 100%）和稳定的可采性（100 秒内 80-98%）。这些性质的调节不仅取决于凝胶剂浓度，还取决于与溶剂分子的氢键相互作用，这在以前很少被详细研究。通过了解溶剂的影响，可以针对潜在应用有效地设计、制备和调整基于低分子量凝胶剂的凝胶。
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