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SAXS methods for investigating macromolecular and self-assembled polyelectrolyte complexes

聚电解质 小角X射线散射 聚合物 材料科学 自组装 相(物质) 高分子 纳米技术 化学物理 胶束 散射 化学工程 化学 有机化学 物理 复合材料 工程类 水溶液 光学 生物化学
作者
Amanda B. Marciel,Samanvaya Srivastava,Jeffrey M. Ting,Matthew Tirrell
出处
期刊:Methods in Enzymology [Academic Press]
卷期号:: 223-259 被引量:3
标识
DOI:10.1016/bs.mie.2020.09.013
摘要

Polyelectrolyte complexation is driven by associative interactions between oppositely charged polyelectrolytes, resulting in formation of a macroscopic polymer dense phase and a polymer dilute phase with applications in coatings, adhesives, and purification membranes. Beyond macroscale phase separation, precision polymer synthesis has enabled further development of polyelectrolyte complex (PEC)-based self-assembled micelles and hydrogels with applications in biotechnology. Interestingly, it has been suggested that mechanisms similar to polyelectrolyte complexation drive formation of biological condensates that play an indispensable role in cellular biogenesis. The formation pathways and functionality of these complex materials is dependent on the physical properties that are built into polymer structure and the resulting physical conformation in the dilute and dense phase. Scattering techniques have enabled in situ investigation of structure-function relationships in PEC materials that may address unresolved biophysical questions in cellular processes as well as catalyze the development of novel materials for diverse applications. We describe preparation of PEC materials with controlled polymer characteristics (length, blockiness, charge density), small-angle X-ray scattering (SAXS) techniques employed to probe appropriate length scales, and the data analysis routines from a practical standpoint for new users. This article deals with bulk complexes and not with the related, important and interesting area of non-equilibrium layer-by-layer assembly of polyelectrolytes.
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