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使用聚电解质溶液和剪切流增强晶体生长

彻底检查候选药物特性的过程对于获得需要高质量结晶学数据的新药获得机构批准至关重要。实际上,从各种物质中生长出高质量的大晶体对于这样的过程和分析具有特殊的目的。隶属于UNIST的最新研究提出了一种新颖的晶体生长方法,该方法可使晶体生长的速度比平均速度快10倍。

由著名教授Bartosz Grzybowski(自然科学学院)领导的国际联合研究小组证明,在存在聚合物(最好是聚离子液体)的情况下,各种类型的晶体会在恒定温度,恒定,大得多,快得多的情况下在普通溶剂中生长。当搅拌时,而不是保持静止。这颠覆了这样的观念,即机械扰动(例如撞击,涡旋或振动)会干扰大型优质晶体的生产。

结晶方法通常始于形成高质量的晶种,该晶种将用于生长大型单晶。因此,生产合适尺寸的优质晶体是整个晶体结构过程中最重要的步骤。为了更快地获得适当尺寸和高质量的晶体,重要的是促进奥斯特瓦尔德熟化,较小颗粒的溶解过程和较大颗粒的生长,但以较小颗粒为代价。这是常识,晶体育成用容器的机械扰动会导致大量的非常小的晶体,而不是少数的路数。因此,这阻碍了大单晶的生长。

但是,研究小组在含有聚离子液体的生长溶液中观察到了相反的现象。通常认为,仅在原状溶液中才能生长大晶体,因此通过剧烈搅拌获得大晶体似乎是异常的。进一步的研究表明,在存在聚离子液体的情况下,搅拌可以促进多种物质(包括各种有机分子,无机盐,金属-有机配合物和某些蛋白质)的晶体生长。

为了更好地了解这种机理,研究团队通过将搅拌方法应用于含有聚离子液体的生长溶液,进行了一系列结晶实验。他们的结果表明,平均晶体尺寸随时间增长的速度至少比典型的奥斯特瓦尔德成熟速度快一个数量级。此外,生长速率与搅拌速度和聚合物链分子的长度成正比。

总共测试了大约20种不同的物质,比传统的晶体生长方法要快得多。研究小组指出:“重要的是,与常规生长的晶体相比,在聚离子液体存在下通过搅拌实现的这种生长加速对晶体质量无害,”通过X射线衍射图的晶体学质量进行评估。他们的发现受到了学者的极大关注,这是一种通过新的物理现象而不是现有的奥斯特瓦尔德熟化促进结晶的机制。

著名的Grzybowski教授说:“这种由剪切驱动的封闭系统,恒温结晶可能是晶体生长技术的重要组成部分,可以加速材料和制药行业所需晶体的生长。”

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