Фото выключатель: D0 b2 d1 8b d0 ba d0 bb d1 8e d1 87 d0 b0 d1 82 d0 b5 d0 bb d1 8c: скачать картинки, стоковые фото D0 b2 d1 8b d0 ba d0 bb d1 8e d1 87 d0 b0 d1 82 d0 b5 d0 bb d1 8c в хорошем качестве

Содержание

виды, подключение своими руками, схемы

Для контроля систем освещения необходимо использовать специальные приборы. Дистанционный выключатель света с пультом и классический контактный вариант являются необходимыми устройствами в квартире и частном доме.

Виды

Сейчас на рынке представлено огромное количество разнообразных выключателей, которые разнятся по конструкции и принципу работы. Рассмотрим основные из них:

  1. Кнопочные;
  2. Поворотные;
  3. Диммеры;
  4. Дистанционные;
  5. Переключатели со шнуром;
  6. Выключатели с расширенным функционалом (инфракрасный вариант, с датчиком движения, акустический и т. д.).

Одноклавишный и двухклавишный (двойной) выключатели света являются наиболее распространенными в нашем время. Принцип их работы основан на замыкании электрической цепи при переключении контрольной кнопки. Они очень просты как в использовании, так и в установке. Конструкция этого выключателя позволяет устанавливать его в любой части жилища или производственного помещения, его проще всего заменить или модернизировать.

Также достаточно часто их монтируют для подсветки мебели или интерьерных ниш.

Фото — клавишные переключатели

Поворотный переключатель является самым первым подобным устройством. Внутри такого прибора расположен специальный поворотный механизм, который замыкает контакты при изменении положения ручки. Сейчас можно встретить современные поворотные выключатели света с регулятором яркости (диммером). В основном они выпускаются в ретро-стиле для стилистического оформления интерьера.

Плавный диммерный выключатель или реостат основан на принципе изменения яркости света, он может быть контактный и бесконтактный. Подобную модель часто устанавливают в детских комнатах или офисных помещениях, но ими также пользуются в кинотеатрах, на производстве. Он представляет собой классический электронный резистор, который подключается к питающему кабелю. Его можно использовать для контроля любых типов ламп.

Фото — диммер

Дистанционные выключатели идеально подойдут для установки в помещениях с большой площадью. Такое устройство контролируется пультом, к примеру, Livolo. «Умный» переключатель состоит из приемного пункта и управляющей схемы. Приемник может устанавливаться в любой точке квартиры и даже иногда за её пределами, его контактные провода соединяются с необходимым светильником, контроль работы которого осуществляется за счет переключения клавиш на пульте. Главным достоинством такого принципа работы является возможность контролировать сразу несколько отдельных переключателей или даже целых групп устройств для освещения жилья.

Фото — пульт управления

Практически все типы выключателей света со шнуром используются для настенных светильников бра. Они удобны в использовании в спальнях и детских комнатах, у них доступная цена и большой ассортимент дизайна. Их принцип работы похож на классический клавишный, исключая одну деталь: замыкание контактов производится нажатием кнопки, а при помощи шнура.

Виды выключателей света с расширенным функционалом:

  1. С датчиком движения;
  2. С таймером;
  3. Создающие эффект присутствия;
  4. Беспроводные и сенсорные;
  5. Акустические.

Автоматические выключатели со встроенным датчиком движения представляют собой достаточно сложный прибор, который состоит из нескольких частей. Первая – это сенсор, воспринимающий инфракрасные лучи, второй – светильник. Главной особенностью этой модели является возможности при правильной настройке обеспечить включение света исключительно в месте, где сейчас находится человек. В основном это уличный или проходной (для заднего двора, в подъездах, коридорах) прибор, который производится в антивандальном исполнении: защищенный решеткой. Эти сенсорные датчики могут реагировать как на тепло человеческого тела, так и на ультразвук.

Фото — датчик движения

При этом беспроводные сенсорные выключатели света с эффектом присутствия являются полной противоположностью этим устройствам. Они напротив, необходимы для отключения света в момент, когда какое-то помещение пустеет. Этот прибор часто применяется в магазинах или крупных офисах.

Выключатель с таймером – это регулятор света, который включается только на какое-то определенное время.

Такая система работы позволяет обеспечить экономию электрической энергии. Регулируемый таймер встроен непосредственно в светильник, при этом не во всех моделях есть функция настройки. В зависимости от марки и типа, регулировка может осуществляться от нескольких минут до нескольких часов, а после истечения времени свет сам по себе погаснет.

Фото — таймер

Звуковой выключатель отличается от инфракрасного тем, что реагирует на колебания воздуха при звуковых волнах, он выключается и включается по хлопку. При необходимости его можно изготовить с регулировкой яркости света или дополнить другими функциями.

Схема акустического датчика

Отдельно нужно рассмотреть такие модели выключателей, как беспроводные или сенсорные. Они могут устанавливаться в любой части дома, на мебели и прочих поверхностях. Для их управления используется достаточно простая схема, при которой сенсорный датчик встраивается в щиток или специальную панель. Он передает радиосигналы или импульсы wifi на приёмники, встроенные в светильники.

Этот накладной прибор можно перенести в любую часть жилья или офиса и управлять освещением из одного определенного места или при помощи пульта.

Фото — сенсор

Также приборы классифицируются по исполнению:

  1. Накладной;
  2. Встраиваемый;
  3. Переносной.

У каждой перечисленной модели есть свои достоинства и недостатки. Но при необходимости в любой момент можно разобрать устройство и подсоединить нужный датчик или сенсор, тем самым, модернизируя переключатель. Купить любой выключатель можно в электрических магазинах, также там можно подобрать детали, чтобы собрать устройство контроля света самому.

Видео: датчик движения для включения света

Как подключить регулятор

Подключение выключателя света легко осуществляется своими руками, если есть схема питания квартиры и проект необходимого присоединения. В зависимости от типа устройства, принципа работы и конструктивного исполнения может изменяться принцип монтажа.

Фото — схема подключения

Рассмотрим, как подключить двухклавишный выключатель света Legrand (схема подойдет и для трехклавишного):

  1. Двухклавишный переключатель представляет собой два одноклавишных, поэтому поставить такой регулятор света не составит труда. На панели любой модели производителем публикуются обозначения контактов и принцип их расположения. Иногда также указываются цвета проводов;
  2. Общий контакт, необходимый для подключения питания, обязательно располагается снизу. Таким образом, Вы имеет два контакта, которые будут отведены к светильникам и один – который будет производить подключение к общей сети электрического тока;
  3. Любой импульсный и контактный прибор должен создавать разрыв в фазе. Это гарантирует безопасность при проведении определенных работ после выключения света;
  4. В большинстве случаев, двух- и трехклавишный прибор устанавливается при помощи распределительной коробки. В ней нужно соединить провода нуля обоих светильников между собой. Положение общего провода не меняется и к нему подводится кабель питания;
  5. У выключателя также есть два фазных провода, которые нужны для замыкания и размыкания цепи. В большинстве случаев, они отличаются цветом друг от друга. Подключение производится так: один кабель подводится к сетевому, а другой к первому;
  6. Правильное расположение проводов также позволит Вам осуществить подключение групп светильников к такому выключателю, так часто подсоединяются люстры с 5, 6 и более лампами.

На любой выключатель света нужно будет установить также провод заземления, иначе Вы не сможете при необходимости безопасно провести ремонт или даже разобрать устройство. Если Вы хотите установить модель с управлением таймером или другим датчиком, то нужно внимательно прочитать инструкцию производителя и изучить контактную схему.

Нужно помнить, что разобрать, отремонтировать и сделать выключатель света можно только при выключении питания квартиры или дома (замена любого электрического устройства требует полного выключения защитного автомата).

Выключатель 1-клав с подсветкой сх.1а Белый Schneider-Electric Glossa GSL000113

Выключатель GSL000113 одноклавишный с подсветкой, 10А, 1П, 250В Цвет Белый; Серия Glossa; Производитель Schneider Electric

  • Ориентационная подсветка

Выключатель одноклавишный, с ориентационной подсветкой для управления одной группой освещения. 

Выключатели Glossa, особенности:

 

  1. Прочный металлический суппорт с дополнительными ребрами жесткости 
  2. Прочные и острые монтажные лапки, зафиксированные в корпусе для удобного монтажа 
  3. Механизм из специального огнестойкого пластика 
  4. Контакты выключателей из технического серебра (сплав серебра и никеля) 
  5. Клавиши из прочного пластика, стойкого к УФ-излучению и появлению царапин 

Технические характеристики:

  • Тип изделия: выключатели, переключатели
  • Параметры сети: 250В 50Гц
  • Номинальный ток: 10AX
  • Число полюсов: 1
  • Число клавиш: 1
  • Подсветка: есть, зеленая
  • Клеммы: винтовые, сечение до 2,5мм2
  • Монтаж: скрытый
  • Защита: IP20

Схема подключения:

Серия Glossa (Schneider Electric)

Серия розеток и выключателей Glossa производится в России. При этом, в серии используются немецкие механизмы.  Приятный дизайн и широкая цветовая гамма делают изделия Glossa универсальными для любого интерьера. Технологические особенности серии позволяют легко и быстро монтировать розетки и выключатели. А высокая надежность механизмов обеспечит долгую и безопасную эксплуатацию.

Серия Glossa от Schneider Electric

  • Широкая цветовая гамма: 14 цветов: белый, молочный, бежевый, перламутр, алюминий, платина, титан, дуб, фисташковый, сиреневый туман, графит, шоколад, антрацит, баклажановый.
  • Легкий монтаж: удобное подключение, надежные лапки, быстрое выравнивание при многопостовой установке, прочный суппорт
  • Качественные материалы: накладки из прочного долговечного пластика, контакты розеток из латуни с высоким содержанием меди
  • Безопасность: токоведущие части закрыты пластиком, контактные группы выключателей из технического серебра  
  • Множество функций: силовые розетки; выключатели одно-, двух,- трехклавишные; карточные выключатели; переключатели, USB-розетки, ТВ-розетки, коммуникационные розетки.
  • Рамки, горизонтальная и вертикальная установка, до 4-х постов.

Выключатель 1-клав с подсветкой сх.1а Белый Schneider-Electric Glossa
Изображения и характеристики данного товара, в том числе цвет, могут отличаться от реального внешнего вида. Комплектация и габариты товара могут быть изменены производителем без предварительного уведомления. Описание на данной странице не является публичной офертой.

Выключатель 1-клав с подсветкой сх.1а Белый Schneider-Electric Glossa — цена, фото, технические характеристики. Для того, чтобы купить Выключатель 1-клав с подсветкой сх.1а Белый Schneider-Electric Glossa в интернет-магазине prestig.ru, нажмите кнопку "В КОРЗИНУ" и оформите заказ, это займет не больше 3 минут. Для того чтобы купить Выключатель 1-клав с подсветкой сх.

1а Белый Schneider-Electric Glossa оптом, свяжитесь с нашим оптовым отделом по телефону +7 (495) 664-64-28

  • ожидается Щелковская. Пункт самовывоза
  • ожидается Щелковская. Магазин
  • ожидается Удаленный склад (доставка +2 дня)
Цвет белые
Тип устройства выключатели/включатели
Кол-во линий одноклавишный (1 клавишный)
Комплектация Механизм с клавишами
Подсветка с подсветкой
Материал пластик
Степень защиты IP20 (для сухих помещений)
Монтаж встраиваемые

Выключатель 1-клав 10AX Белый Valena Legrand 774401

Выключатель 1-клавишный (774401), 10АХ, IP20.

Цвет Белый; Серия Valena; Производитель: Legrand 
  • Качество Legrand 
  • Невысокая цена

Выключатель одноклавишный для управления одной группой освещения. Монтаж в монтажную коробку. Для комплектации использовать однопостовые и многопостовые декоративные рамки серии Legrand Valena

Рекомендации:

Требуемая длина снятия оболочки кабеля составляет 12 мм. Шаблон для замера длины снятия оболочки расположен на задней панели механизма. Он позволяет точно определить необходимую длину снятия оболочки подсоединяемых проводников. Диаметр подсоединяемых проводников от 1,5 мм2 до 2,5 мм2 . Конструкция зажимов позволяет подсоединять гибкие проводники (жилы кабеля) без применения специального инструмента. Достаточно вручную скрутить жилы (без оконцовки кабельными наконечниками).

Подключение:

Технические характеристики:

  • Тип: выключатель
  • Комплектация: механизм с накладкой, без рамки
  • Установка: встраиваемые
  • Параметры сети: 250В~  50Гц
  • Номинальный ток: 10АХ
  • Степень защиты: IP20 (для сухих помещений)
  • Клеммы: зажимные, медный проводник до 2,5мм2
  • Температура хранения и эксплуатации: от -5оС до +40оС

Legrand Valena - безопасность и надежность, проверенная временем!  

Приятный дизайн, качественные механизмы, богатейший функционал, приемлемые цены. Это одна из самых удачных разработок Legrand. 

Подробнее о серии Valena здесь: Лучшие бренды розеток и выключателей 2015

Выключатель 1-клав 10AX Белый Valena Legrand
Изображения и характеристики данного товара, в том числе цвет, могут отличаться от реального внешнего вида. Комплектация и габариты товара могут быть изменены производителем без предварительного уведомления. Описание на данной странице не является публичной офертой.

Выключатель 1-клав 10AX Белый Valena Legrand — цена, фото, технические характеристики. Для того, чтобы купить Выключатель 1-клав 10AX Белый Valena Legrand в интернет-магазине prestig.ru, нажмите кнопку "В КОРЗИНУ" и оформите заказ, это займет не больше 3 минут. Для того чтобы купить Выключатель 1-клав 10AX Белый Valena Legrand оптом, свяжитесь с нашим оптовым отделом по телефону +7 (495) 664-64-28

  • ожидается Щелковская. Пункт самовывоза
  • ожидается Щелковская. Магазин
  • ожидается Удаленный склад (доставка +2 дня)
Цвет белые
Тип устройства выключатели/включатели
Кол-во линий одноклавишный (1 клавишный)
Комплектация Механизм с клавишами
Подсветка без подсветки
Материал пластик
Степень защиты IP20 (для сухих помещений)
Монтаж встраиваемые

90 фото основных вариантов установки

Занимаясь подборкой электрики к новому или обновленному интерьеру в сети, часто приходится наталкиваться на фото двухклавишного выключателя. Данный прибор выглядит также аккуратно, как и одноклавишный, при этом выполняя сразу две полезные функции. При большей функциональной нагрузке, чем у стандартной разновидности, данный тип переключателей не является сложным в установке.

Краткое содержимое статьи:

Применение

Применение такого устройства управления, как правило, проходит по двум сценариям. В первом случае к одному выключателю подводятся провода от двух разных приборов. Чаще всего, речь идет о лампах, осуществляющих освещение в смежных комнатах. Однако, управляемым может быть любой электрический прибор, начиная от кухонной вытяжки и заканчивая теплым полом.

Второй вариант использования переключателя позволяет обеспечить разные режимы работы прибора. Например, регулировать уровень освещения в помещении.

При использовании ламп, обладающих несколькими источниками света, данным типом выключателей контролируется подключение разного числа лампочек. Потому, нажатие одной из клавиш ведет к соответствующему зажиганию подведенных к ней лампочек.


Разборка

Процесс подключения двухклавишного выключателя можно осуществить своими руками. Здесь не потребуется серьезной узкоспециальной базы знаний. Главное: обесточить сеть при работе и соблюдать рекомендации.

Для того чтобы начать манипуляции, механизм потребуется разобрать. Внешне он выглядит, как целостная конструкция, не предназначенная к разборке, однако без снятия лишних деталей подключение невозможно.

При помощи тонкой плоской отвертки следует поддеть клавиши со стороны внешних боковин (или сверху) и аккуратно вынуть их из пазов.

Затем можно приступить к отсоединению рамки. Данный элемент крепится зажимами или винтами. То есть, используя отвертку, достаточно ослабить или отвинтить крепежи. После проделанной работы внутренний механизм выключателя легко вынется.


Подключение

Современные модели выключателей ориентированы на самостоятельную установку даже новичками. Помимо инструкции, вложенной в пакет со всеми составляющими, тыльная сторона механизма снабжена обозначениями всех контактов, а в некоторых случаях, еще и схемой подключения.


Всего в таком устройстве три контакта:

  • входной, для фазового питающего провода;
  • два выходных для управления приборами.

В процессе работы потребуется соединить входной контакт с проводом питания (фазой), а два выходных – с проводами управления прибором. В случае с люстрой это будут жилы, питающие разные лампочки.

Стоит отметить, что инструкция для подключения двухклавишной разновидности выключателя несколько меняется в зависимости от того, какой тип контактов используется в механизме. На рынке электротоваров представлено два типа контактных креплений:

  • самозажимный
  • винтовой.

Чтобы подключить двухклавишное устройство управления электроприбором используется трехжильный провод. При приобретении данного кабеля, особенно новичку, стоит обратить внимание на цвета изоляции проводов. Ускорит и облегчит процесс установки разноцветная изоляция.

Если речь идет о действующей сети, предварительной процедурой в установке любого выключателя является определение, который из двух проводов, подведенных к механизму, является фазовым. От этого зависит правильность подключения.

Осуществляется такая проверка при помощи щупа. Если собираемая схема является новой, фазовый провод выбирается на усмотрение монтажника.

После того, как фаза определена, ее нужно пометить маркером (лучше на поверхности изоляционного слоя). Затем сеть помещения обесточивается и можно приступать к непосредственному монтажу.

Установка выключателя с самозажимными контактами

Установка двойного выключателя с самозажимными контактами своими руками проста и безопасна. Преимуществом такого механизма является автоматический процесс фиксации вставляемой в гнездо жилы.

В случае с самозажимными контактами, их еще называют «втычными», провода купленного кабеля потребуется зачистить от изоляции на 8-10 мм длины. Затем, жила определенная, как фаза, подключается на входной контакт. Он, как правило, расположен в верхней части керамической основы и имеет маркировку 1 или L. Зачищенный провод просто вставляется в проем для фазы, а закрепление происходит при помощи внутреннего пружинного механизма.  Две оставшихся зачищенных жилы должны быть вставлены в гнезда для выходных контактов. Процедура проводится аналогично установке входного контакта.


Перед тем, как приступить к монтажу выключателя на стену, важно проверить качество крепления жил кабеля. Для этого нужно просто потянуть за каждую жилу по очереди. Если провод окажется не зафиксирован или зафиксирован ненадежно, это может привести к его повреждению при эксплуатации, что, в свою очередь спровоцирует поломку или возгорание.

Потому, при обнаружении ненадежной фиксации, достаточно нажать на кнопку, расположенную над соответствующим контактом и полностью вытянуть жилу. Затем аккуратно повторить процедуру установки до тех пор, пока провод не будет зафиксирован в должной степени.

Когда с подключением контактов покончено, можно приступить к монтажу. Выключатель устанавливается в подрозетник при помощи специальных распорных лапок, расположенных, обычно, по бокам, которые встают в необходимое положение посредством управления винтов.

Здесь стоит отметить, что механизмы нового поколения обладают меньшими размерными характеристиками, нежели устройства старого образца. По этой причине не во всех старых подрозетниках новые выключатели станут надежно из-за несоответствия размеров. Потребуется либо замена подрозетника на конструкцию нового образца, либо его уменьшение механическим путем. Также можно рассмотреть «увеличение» распорок посредством замены их на более длинные полоски металла.

В подрозетниках нового образца выключатель фиксируется быстро, буквально парой поворотов винтов. Затем осуществляется дополнительное закрепление при помощи вмонтированного металлического каркаса. Остается выровнять положение механизма управления в стене согласно вертикальным и горизонтальным плоскостям. После этого рабочий механизм закрывается рамкой и клавишами из пластика.

Установка механизма с винтовыми контактами

Схема установки двухклавишного выключателя с винтовым креплением контактов не особенно отличается от самозажимного устройства. Сложность здесь состоит в том, что на таких приборах, как правило, нет обозначений контактов, а потому поиском входного нужно заниматься самостоятельно.

При этом, по логике расположения гнезд на тыльной стороне выключателя можно предположить, что отдельно стоящий в верхней части керамической панели вход и является контактом, предназначенным для фазы. Чтобы догадку подтвердить на 100%, нужно использовать индикатор.

Изоляция с проводов в данном случае снимается на 0,7 см. К верхнему контакту подводится фазный провод. Зачищенная часть жилы вставляется в зажим, образовавшийся при откручивании винта. Аккуратно, чтобы туда же не попал слой изоляции, винт фиксируется. Таким же образом подводятся два других контакта. Процесс фиксации в подрозетник и монтажа в стену проводится стандартным путем.

Теперь вопрос, как правильно подключить выключатель на две лампочки, не будет представлять сложности даже для человека, мало знакомого с электричеством в повседневной жизни. Главное соблюдать технику безопасности и лишний раз проконсультироваться со специалистом.

Фото двухклавишных выключателей


дизайн, классификация. Что такое диммеры и светорегуляторы.

В этой статье мы попытались дать общие представления о выключателях, их классификации, диммерах и светорегуляторах.

На фото:

К выключателям также применимо понятие «стиль».

Выключатели: классификация

По принципу работы выключатели делятся на три большие группы: рычажные, нажимные и кнопочные независимые.

  • рычажные (балансирные). Они работают по принципу качелей: после включения цепь замыкается, разомкнуть ее можно повторным переключением. Так устроено большинство бытовых выключателей.

Рычажные выключатели работают как качели: ползунок/кнопка перемещается только влево-вправо либо вниз-вверх.

Выключатель Unica Class двухклавишный с индикацией от фабрики Schneider Electric.

  • кнопочные независимые. Выключатели этого типа замыкают цепь при нажатии кнопки и размыкают при повторном нажатии. Благодаря «плавающим» механизмам такие приборы удобны и безотказны: контакты замкнуться независимо от того в центре или с краю нажать на кнопку.
  • нажимные (самовозвратные). В них цепь замыкается при нажатии и размыкается, когда кнопку (клавишу) отпускают. По такому принципу устроены дверные звонки.

На фото:

Необычный пример выключателя со шнуром (т.н. шнуровой выключатель). Обычно при такой конструкции следует дернуть за шнурок, чтобы свет загорелся. Но в данном случае — нажать на кнопку.

К выключателям относятся и переключатели, их называют так же проходными или перекрестными выключателями. Они работают парами и группами — один переключатель замыкает цепь, другой (другие) размыкают ее в другом месте. О том, что цепь замкнута, говорит горящая на переключателе лампочка.

Кроме механических типов переключателей есть сенсорные приборы — достаточно дотронуться, чтобы их включить/выключить.

Примеры сенсорных выключателей

Выключатель Celiane сенсорный от фабрики Legrand.

Сам себе дизайнер. Некоторые компании (Alypower, например) предлагают изготовить принты для кнопки выключателя. Используются любые фотографии, принты и паттерны. Например, выключатель может слиться с обоями на стене. На сайте компании любой желающий может потренироваться с разными изображениями и оценить результат буквально за 1 минуту.

На фото: выключатель с логотипом сайта 4living.ru

Выключатель: дизайн

По способу установки выключатели так же делятся на два вида: для открытой и скрытой проводки. При скрытой проводке выключатели «утапливаются» в стену, вставленные в специальные установочные коробки. При использовании открытой проводки устанавливаются специальные накладные выключатели. В декоративных целях используют не только накладные выключатели, но и внешнюю (не скрытую) проводку.

 

 

На фото:

Скрытая проводка более популярна у электриков, чем открытая. Зато последнюю (на фото) можно сделать элементом декора, выбрав витой провод.

Что такое диммер?

Выключатели со встроенными светорегуляторами носят название диммеров. Светорегуляторы-диммеры управляют яркостью освещения, позволяя сделать его более сильным или приглушенным (не меняя число зажженных лампочек). Кроме того, светорегулятор снижает расход энергии и продлевает срок службы ламп, за счет того, что подает на них пониженное напряжение. Это удобно и с точки зрения экономии электричества.

Примеры светорегуляторов (диммеров)

Светорегулятор приемник-передатчик с индикацией от фабрики Legrand.

«Умные» выключатели. Существуют более сложные сценарные, так называемые «умные» выключатели. С их помощью можно управлять сразу несколькими выключателями, программируя их на разные заранее настроенные сценарии. Кроме освещения такой выключатель может управлять и системами отопления, сигнализацией и проч. Внешне выключатели обычно представляют собой кнопку или клавишу, иногда две или три, оформленные рамкой. Именно рамки задают «тон» выключателя – количество их цветов и материалов, из которых их делают, огромно.

На фото: модель KRMTSD Alpin white от фабрики Jung.

Диммеры делятся на группы в зависимости от того, для каких типов ламп и напряжения они предназначены:

  • для ламп накаливания и галогенных ламп, 220 В.
  • для низковольтных галогенных ламп, питающихся через трансформаторы.
  • для люминисцентных ламп. В зависимости от принципа действия одни диммеры-светорегуляторы можно использовать только с обмоточными трансформаторами, а другие предназначены для электронных трансформаторов.

Универсальный диммер

Есть и более сложные универсальные устройства — они управляются с помощью встроенного микропроцессора, который определяет тип нагрузки и перестраивается необходимым образом. Универсальные диммеры могут быть поворотными — яркость освещение регулируется путем вращения переключателя-колесика, и сенсорными — яркость регулируется длительностью прикосновения. Есть и модели с пультами дистанционного управления.


В статье использованы изображения:
basalte.be, alypower.com, arcon-glas.de, merten.de, fontini.com, berker.com, llinasbcn.com


 

Выключатель с подсветкой: устройство, подключение, изготовление

Оглавление:
Выключатель с подсветкой: как он работает
Разновидности выключателя с подсветкой
Как установить выключатель с подсветкой
Как сделать подсветку выключателя своими руками

Одним из самых первых бытовых электрических приборов, который получил свою собственную независимую подсветку, стал выключатель. Решая проблему поиска этого устройства в темноте, производители вмонтировали в него небольшую лампочку, служащую человеку маячком. Ориентируясь на него в темноте, можно достаточно просто найти не только сам выключатель, но и зайти в какое-либо помещение. В этой статье вместе с сайтом stroisovety.org мы поговорим про выключатель с подсветкой – мы ознакомимся с его конструкцией, изучим принцип работы и рассмотрим вопросы: как его самостоятельно изготовить и установить?

Выключатель с подсветкой фото

Выключатель с подсветкой: как он работает

Устройство выключателя с подсветкой отнюдь не является сложным – если говорить о принципиальной разнице между ним и обычным выключателем, не имеющим подсветки, то она заключена исключительно в наличии одной единственной лампочки, правильно подобранной по сопротивлению. Эта лампочка подключена параллельно с выключателем, благодаря чему и появляется эффект ее включения в тот момент, когда сам выключатель не пропускает ток. Здесь работают законы физики, которые заставляют двигаться электрический ток по пути наименьшего сопротивления. Когда выключатель пропускает ток, ему проще двигаться по прямой, минуя лампочку (соответственно она не светится), когда же выключатель не пропускает ток, заряженным электронам просто некуда деваться и они движутся непосредственно через лампочку подсветки. Все просто, хотя для кого-то это может оказаться непонятно.

Подключение выключателя с подсветкой фото

Естественно, что для обеспечения видимости этой подсветки, выключатель пришлось несколько модернизировать – в частности, в корпусе или клавишах выключателя было добавлено небольшое окошко, закрытое прозрачным пластиком. Через это окошко свет от миниатюрной лампы становится заметным. Во всем остальном, кроме лампочки и окошка, данный тип выключателя ничем не отличается от обыкновенного устройства включения и выключения света. Еще одно различие, которое можно наблюдать в выключателях с подсветкой, это сами лампочки – они могут быть неоновыми (в современных изделиях этого типа выключателей уже практически не используются) и светодиодными, которые получили сегодня огромное распространение.

Разновидности выключателя с подсветкой

По большому счету, это устройство может иметь точно такие же разновидности, как и стандартный выключатель без подсветки. Их можно классифицировать всего по нескольким признакам.

  1. Самый главный из них – это принцип включения и выключения. В этом отношении их можно разделить на клавишный выключатель с подсветкой, кнопочный и сенсорный. В силу своей доступной стоимости наибольшее распространение поучили клавишные выключатели. Кнопочные выключатели с подсветкой вообще в быту применяются разве что в технике. А сенсорные выключатели, хотя и предназначены для бытового использования, благодаря своей высокой стоимости тоже практически не используются.
  2. Следующим критерием, позволяющим разделить выключатели на подвиды, выступает количество групп, которыми они могут управлять. Проще говоря, их можно классифицировать по количеству клавиш, кнопок или сенсоров. В этом отношении можно выделить одноклавишный, двухклавишный и трехклавишный выключатель с подсветкой – управление более чем тремя группами осветительных приборов с помощью одного устройства не производится. Если нужно больше клавиш, тогда комбинируйте эти выключатели между собой и устанавливайте их по два, по три, а то и по пять штук в один блок.
  3. В отдельную группу можно выделить так называемый проходной выключатель с подсветкой – его конструкция в корне отличается от устройства стандартных выключателей и позволяет производить управление одной или несколькими группами осветительных приборов из нескольких мест. Они удобны в больших помещениях с несколькими выходами или длинных коридорах и, соответственно, на лестничных маршах. Переоценить их достаточно сложно. Как и стандартные электрические приборы этого типа, они могут подразделяться на виды по количеству клавиш – существует как одинарный, так и тройной, и двойной выключатель с подсветкой проходного типа.

    Клавишный выключатель с подсветкой фото

В принципе, это все разновидности существующих на сегодняшний день выключателей, используемых в быту. Существуют, конечно, и другие выключатели, но их либо в быту не применяют, либо выключателями их можно назвать с натяжкой. Взять, к примеру, диммер. Он вроде бы и работает как выключатель, но, по большому счету, это регулятор освещенности.

Как установить выключатель с подсветкой

Как-то даже и освещать этот вопрос не очень хочется, так как говорить тут нечего – подключение выключателя с подсветкой производится точно так же, как и подсоединение в цепь освещения обычного выключателя без подсветки. Сложность может возникнуть только в одном случае – если вы приобретете «полуфабрикат», в котором лампочка находится не на своем месте, а просто лежит в упаковке рядом с выключателем. Сложность – это даже громко сказано, скорее всего, это просто маленькое-маленькое препятствие.

В таких ситуациях нужно просто соединить два провода лампочки с разными проводами, находящимися в подрозетнике – если это одноклавишный выключатель, то тут вообще все элементарно просто. Несколько сложнее осуществляется подключение двухклавишного выключателя, оборудованного двумя лампочками (в большинстве случаев их оснащают одним индикатором). В такой ситуации индикаторные ламы объединяются одним своим проводом друг с другом (эта скрутка подключается к приходящей на выключатель фазе), а другими своими концами они подключаются к двум разным исходящим фазам. Что касается самого выключателя, то здесь все обстоит стандартным образом.

Как установить выключатель с подсветкой фото

Как сделать подсветку выключателя своими руками

Для людей даже с минимальными познаниями в электротехнике, этот вопрос, можно сказать, уже решен. Все, что необходимо знать для самостоятельного изготовления выключателя с подсветкой, уже описано выше. Не хватает разве что схемы и небольших расчетов сопротивления. Для начала разберемся со схемой – здесь вариант двоякий и зависит от типа используемой лампы. Если это небольшой неоновый индикатор, то последовательно ему нужно будет включить сопротивление на 500-1000кОм. Если это диод, то надобность в сопротивлении может вообще отпасть, если вы выберете правильную его модель – светодиод просто должен быть рассчитан на напряжение в 220В.

Если говорить о непосредственной технологии решения вопроса, как сделать выключатель с подсветкой, то описать ее можно следующим образом.

  1. Приобретаем обычный выключатель и специальный светодиод – последний момент, чтобы не ошибиться, лучше уточнить у продавца.
  2. Дальше в клавише выключателя, в соответствии с диаметром светодиода, просверливаем отверстие. В принципе, их можно насверлить несколько, но меньшего диаметра – здесь смотрите сами, как посчитаете нужным, так оно и будет.
  3. Дальше крепим светодиод внутри выключателя, а вернее под клавишами на его корпусе. Самый простой вариант – это приклеить светодиод с помощью термоклея или какого-либо другого клеящего вещества. По большому счету, учитывая вес светодиода, подойдет даже жвачка.
  4. Теперь просто подключаем светодиод в соответствии с приложенной схемой.

    Как сделать выключатель с подсветкой фото

Вот и все! Самодельный выключатель с подсветкой готов – теперь остается только любоваться своей работой и хвастаться друзьям, какой я умелый мастер.

Если говорить откровенно, то выключатель с подсветкой проще купить, и дело здесь, как вы понимаете, не в сложности его изготовления – причин этому несколько. Во-первых, вы потратите много времени на поиски нужных лампочек; во-вторых, так красиво, как на предприятии, изготовить выключатель с подсветкой у вас не получится. Ну а так, ради спортивного интереса, получится или не получится, можно, конечно, сделать такое устройство.

Автор статьи Александр Куликов

Быстрые советы дизайнера по выбору розеток и выключателей — INMYROOM

На что обратить внимание и как не ошибиться с выбором, спросили у ведущего дизайнера студии Geometrium Павла Герасимова.

Определитесь с типом проводки

Электрические проводки бывают:

  • Скрытого типа — кабель уложен и спрятан в стену. Наиболее распространенный вариант проводки, для которой подходят внутренние розетки и выключатели.
  • Открытого типа — кабель крепится на саму стену. Идеальна для стиля лофт, когда на потолке осталось бетонное покрытие, поверх которого должна идти проводка. В этом случае можно выбрать контрастные провода черного цвета.

Cпланируйте размещение розеток и включателей заранее

Их расстановка должна подстраиваться под ваш распорядок дня. Подумайте, сколько гаджетов у всех членов семьи, и как часто вы ими пользуетесь. 

Важно, чтобы розетки и выключатели были в свободном доступе и ими было удобно пользоваться.

Выбор цвета и формы

Розетки и выключатели можно скрыть или, наоборот, выделить в интерьере.

Выбирая форму, ориентируйтесь на общую стилистику в дизайне помещения. Например, если интерьер футуристичный и с закругленными углами, такими же должны быть и розетки с выключателями. 

Совет INMYROOM: любителям минималистичного дизайна лучше выбирать простые выключатели с четкими линиями и прямыми углами. Например, у серии Unica Pure Schneider Electric есть модели с матовым стеклом, которые не будут отвлекать внимание от дизайна интерьера, при этом гармонично дополняя его.

Выделять или скрывать?

Это зависит от поверхности, на которой размещается розетка или выключатель. Например, на гладких окрашенных поверхностях лучше их маскировать; на светлой стене размещать белые, на темной — черные.

Зато, если поверхность имеет фактуру, например, — кирпич или дерево — смело играйте на контрастах, выделяя розетки и выключатели с помощью цвета. 

А что, если черным по белому?

Не стоит делать черные розетки или выключатели на белых стенах — большое количество маленьких черных пятен будет сильно загромождать светлый интерьер.

Бежевый цвет тоже неудачно будет смотреться на белых стенах — из-за разницы в оттенках такие элементы выглядят как грязные пятна. Зато на фоне бежевых стен белые розетки и выключатели выглядят вполне эстетично, если их поддержать плинтусами или элементами декора белого цвета.

На обложке: дизайн-проект студии Geometrium.

Лучшее соотношение цены и качества фото переключатель - Отличные предложения по переключателю фото от мировых продавцов переключателя фото

Отличные новости !!! Вы находитесь в нужном месте для переключения фотографий. К настоящему времени вы уже знаете, что все, что вы ищете, вы обязательно найдете на AliExpress. У нас буквально есть тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене.Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот переключатель для верхней фотографии в кратчайшие сроки станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели переключатель фотографий на AliExpress. Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще сомневаетесь в выборе фото переключателя и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress - отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам решить, стоит ли доплачивать за высококлассную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь. И, если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе.Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца. Кроме того, вы можете узнать рейтинг магазина или отдельного продавца, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово - просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет. Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны - и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести photo switch по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы. На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.

120 VAC Photo Control | Автоматическое управление освещением | Выключатель Sun | Переключатель с фотоэлементом

Быстрая смена фото Eye White Фотоконтроль на штоке со скользящей штангой Кнопка управления фотографиями Фотоконтроль с атмосферостойкой лицевой панелью
Белый цвет Quick Connect Photo-Eye для фонарного столба 3 диаметра Емкость UL-15А с регулируемой направляющей для светочувствительности Включает свет в сумерках и выключает на рассвете Работает с люминесцентными лампами, лампами накаливания, парами ртути, галогенидами металлов и др.
PhotoContro на гибкой стойке с поворотным креплением Поворотная база Photocontrol Низкопрофильный автоматический контроль света Twist-Lock Twist-Lock PhotoControl
Конструкция шарнирного соединения Gooseneck, тонкий профиль хорошо работает в тесноте Крепление на шток с поворотной конструкцией PhotoControl 15A Идеальная замена фотоуправления для уличных фонарей, дворовых и стояночных огней Сменный фотоуправление для уличных фонарей, дворовых фонарей и габаритных огней
Дополнительная розетка для фонарного столба, черный Дополнительная розетка для фонарного столба, белая 4 комплекта с автоматическим управлением освещением Twist-Lock 4 элемента управления освещением, кнопочный стиль
Вставные инструменты и праздничные огни в электрической розетке. Легко установить Вставные инструменты и праздничные огни в электрической розетке. Блок белого цвета 4 сменных фотоуправления для уличных, дворовых и стояночных огней 4-Pack сменный PhotoControl для различных приложений. Работает с CFL, парами ртути и др.
Фотоконтроль для установки на шток, 2 шт. Автоматическое управление освещением, стиль мини-кнопки
2-Pack Photo Control с регулируемой ползунком Мини-кнопка управления фотографиями подходит для узких приложений

Иминотиоиндоксил в качестве молекулярного фотопереключателя с разделением полос 100 нм в видимом диапазоне

Дизайн и синтез ITI

Дизайн иминотиоиндоксила (ITI) вдохновлен структурой реагирующего на видимый свет молекулярного фотопереключателя гемитиоиндиго (HTI). ) 21,22 , который состоит из половины тиоиндиго и половины стильбена с фотоизомеризуемой двойной связью C = C.Тем не менее, фотоизомеризация не ограничивается двойными связями C = C. В частности, фотоизомеризация C = N недавно привлекла внимание при разработке молекулярных фотопереключателей 27,28,29,30,31 . Основываясь на этом, мы предположили, что молекулярная архитектура, сочетающая азобензол и индигоидный фотохромный элемент, также может проявлять свойства переключения.

Уже в начале 1900-х годов химическая структура ITI и подобных соединений была известна как красители 32 . Еще в 1910 году Рудольф Пуммерер сообщил об одностадийном синтезе ITI путем конденсации тиоиндоксила с нитрозобензолом 33 . Почти 100 лет спустя Соэта сообщил о синтезе той же химической структуры с использованием [4 + 1] циклоприсоединения типа Пассерини 34 , также подтвердив с помощью рентгеновской кристаллографии, что форма Z является термодинамически стабильной. Однако, насколько нам известно, поведение этих структур как молекулярных фотопереключателей до сих пор не исследовано.

Здесь мы сообщаем о синтезе шести ITI 1a-f путем конденсации тиоиндоксила с замещенными производными нитрозобензола (дополнительный рис.1). Помимо незамещенного ITI 1a , два электронодонорных заместителя ( 1b, 1c ) и три электроноакцепторных заместителя ( 1d – 1f ) были помещены в R-положение (рис. 1a) для определения влияния различных схем замещения. на фотохимические свойства ITI, включая максимумы поглощения и свойства переключения. Полные экспериментальные процедуры и характеристики представлены в дополнительных методах и на дополнительном рис. 1–21.

Фиг. 1

Проектирование и внедрение ITI. a Иминотиоиндоксил (ITI) по структуре представляет собой гибрид тиоиндиго (пурпурный) и азобензола (оранжевый). Группа R указывает различные заместители для изучения электронных эффектов на фотохимические свойства. b Спектры поглощения 40 мкМ ITI 1a в циклогексане, толуоле, хлороформе, МеОН и ДМСО. c Миллисекундное переходное поглощение 400 мкМ ITI 1a в МеОН при комнатной температуре. Образец облучали световым импульсом 430 нм, после чего спектр регистрировали с шагом задержки 1 мс.Цветная полоса представляет увеличенную задержку нестационарной абсорбционной спектроскопии, а пурпурная линия представляет спектр 40 мкМ Z -ITI 1a в МеОН после теплового уравновешивания

Эффекты растворителя фотоизомеризации ITI

Чтобы определить влияние Среда по фотохимическим свойствам незамещенного ИТИ , спектры поглощения регистрировали в пяти растворителях с разной полярностью (рис. 1б, табл. 1). Во всех растворителях Z -изомер ITI имеет полосу поглощения в области 400–500 нм с лишь ограниченным сольватохромизмом.Отсутствие четкой корреляции между полярностью растворителя и λ max, Z не наблюдалось в группе исследованных полярных растворителей (дополнительный рис. 61), как и переключатель гемитиоиндиго 35 . Расчеты по теории функционала плотности, зависящей от времени (TD-DFT) на уровне TD-M06–2X / 6–311 ++ G (2df, 2p) 36,37 , в сочетании с универсальной моделью сольватации на основе плотности (SMD ) 38 (см. Дополнительную информацию) предсказал, что полоса соответствует переходу S 0 → S 2 с преобладающим характером π → π * (HOMO → LUMO), в то время как первое возбужденное состояние S 1 является смешанное состояние со значительным вкладом n → π * (HOMO-4 → LUMO) (дополнительное примечание 2, дополнительные таблицы 1–3, дополнительные рис.23–25). Фактически, из-за закручивания фенильной группы из плоскости молекулы (см. θ 2 на рис. 2а) оба возбужденных состояния частично смешиваются.

Таблица 1 Расчетные исследования растворителей фотоизомеризации ITI Рис. 2

Расчетные исследования растворителей фотоизомеризации ITI. a Углы θ 1 (вверху) и θ 2 (внизу). b Структуры форм Z и E ITI 1a в MeOH с нумерацией атомов в центральной части молекулы, молекулярными орбиталями, участвующими в наблюдаемом электронном переходе (энергии в единицах Хартри), и электронной плотностью графики разности (EDD), показывающие уменьшение (синий) и увеличение (красный) электронной плотности при возбуждении, полученные на SMD-TD-M06-2X / 6-311 ++ G (2df, 2p) // SMD-M06- 2X / 6-31 + G (d) уровень теории

После фотоизомеризации 1a была проведена нестационарная спектроскопия поглощения (ТА) в миллисекундном временном диапазоне, которая выявила изменения в спектре поглощения при облучении с коротким промежутком времени. шкала времени.Спектры переходных процессов показывают смещенную в красную область полосу поглощения, относящуюся к термически нестабильному изомеру E незамещенного ITI 1a (рис. 1c, дополнительные рисунки 39–48) в области от 500 до 600 нм, где Z -ITI 1a не впитывает. Во всех растворителях спектр изомера E имеет два максимума (506–517 и 549–554 нм), из которых наиболее интенсивный выделен жирным шрифтом (табл. 1). Таким образом, ITI показывает большой Δ λ max между двумя фотоизомерами, превышающий 100 нм.Для сравнения, HTI обычно показывают Δ λ max только от 10 до 50 нм 22,39 .

Экспериментально наблюдаемые большие значения Δ λ max воспроизводятся расчетами TD-DFT, которые дополнительно подтверждают отнесение полос поглощения. На основании анализа молекулярных орбиталей (МО) полоса поглощения изомера E соответствует переходу S 0 → S 1 с преобладающим характером π → π * и небольшим вкладом n → π * ( Таблица 1 и Дополнительная таблица 2). Огромный батохромный сдвиг, наблюдаемый при фотоизомеризации, можно объяснить закруткой вокруг центральной двойной связи (C2 = N4) в изомере E (см. θ 1 и θ 2 на рис. 2a). В более закрученной структуре ( E ) π-орбиталь (HOMO) дестабилизирована (из-за менее эффективного перекрытия 2p-орбиталей атомов C2 и N4, см. Рис. 2b), что приводит к меньшей энергетической щели в E изомер.

Период полураспада изомера E ITI 1a в процессе термической ре-изомеризации был определен при комнатной температуре в миллисекундном временном диапазоне, что намного короче, чем для HTI 22 .Это открытие можно приписать присутствию атома азота в ITI, который может претерпевать инверсию (дополнительный рис. 30), механизм тепловой релаксации также наблюдается для азобензолов 40 и иминовых фотопереключателей 41 . Скорость инверсии азота зависит от среды, при этом полярные растворители увеличивают реакционный барьер 42 , что согласуется с нашими экспериментальными данными (таблица 1, дополнительные рисунки 62, 63).

Теоретические наблюдения термического периода полураспада согласуются с экспериментальными, принимая во внимание ограничения континуальных моделей для точного описания протонной природы MeOH.Расчеты показывают, что во всех растворителях фенильная группа перпендикулярна плоскости молекулы в переходном состоянии для обратной изомеризации от E до Z , хотя параллельное (менее стабильное) переходное состояние с планарной структурой было идентифицировано в менее полярных растворителях. а также (дополнительное примечание 4, дополнительная таблица 5). Предпочтение скрученной структуры, по-видимому, связано с более высокой полярностью этой конформации по сравнению с плоской (дополнительная таблица 6, дополнительные рис.27–30), способствуя его взаимодействию с молекулами растворителя.

Изомеризация была дополнительно изучена с помощью экспериментов низкотемпературного ЯМР при -60 o C. Спектры ЯМР (рис. 3a) показали, что при облучении светом 455 нм сигналы изомера Z уменьшались с сопутствующий рост новых сигналов, которые можно отнести к изомеру E , достигающему 65% фотостационарного состояния (PSS). Сдвиг сигналов протонов в сильное поле при фотоизомеризации 1a также предсказывается расчетами (см. Дополнительное примечание 9 и дополнительную таблицу 12), что дополнительно подтверждает наше определение структуры.Термическая релаксация при -60 o ° C снова привела к образованию изомера Z с периодом полураспада 6,8 ± 0,5 мин без какой-либо наблюдаемой деградации. Анализ Эйринга, основанный на определении скорости обратной изомеризации при различных температурах с помощью ЯМР, позволил рассчитать термодинамические свойства стадии повторной изомеризации EZ (дополнительные рисунки 78–82), показывающие Δ H = 61,8 ± 5,2 кДжмоль −1 и Δ S = 81.6 ± 23,4 JK −1 моль −1 , что дает Δ G = 86,1 ± 8,7 кДжмоль −1 (при 298 K).

Рис. 3

ЯМР и ИК спектроскопия. a ЯМР-спектры ITI 1a в CD 3 OD при -60 o C для термически адаптированного, облученного и снова термически адаптированного образца b: E - Z изомеризация ITI 1a при -60 o C в CD 3 OD, записанные без (термического) и с λ = 595 нм облучением (дополнительный рис. 77, дополнительное примечание 12) c E - Z Разностный спектр FTIR, записанный при облучении при 405 нм в KBr при 184 K для ITI 1a . Сравнение экспериментальных и теоретических ИК-разностных спектров 1a . Экспериментальный разностный спектр FTIR соединения 1a был получен из спектров в темноте и под светом 405 нм, измеренных при 184 К в таблетке KBr (дополнительные рисунки 84-86). Смоделированный разностный спектр был получен из масштабированных гармонических ИК-спектров GS (коэффициент масштабирования f = 0.98) E - и Z -изомеров 1a в ацетонитриле, рассчитанные на уровне SMD-B3LYP / 6-31 + + G (d, p). Экспериментальные FTIR-спектры также представлены на дополнительном рисунке 84 для лучшей визуализации. Дальнейшие характеристики IR можно найти в дополнительных примечаниях 7,8, дополнительных рисунках. 33–37 и дополнительная таблица 11

Важной особенностью фотопереключателя является возможность фотохимического управления в обоих направлениях исключительно с использованием видимого света. Чтобы проверить, может ли обратная изомеризация EZ быть достигнута фотохимически, ITI 1a в CD 3 OD при -60 ° C был переключен на E -изомер путем облучения 455 нм (синим) светом, и Затем определяли скорость обратной изомеризации либо без, либо с облучением светом λ = 595 нм (оранжевый). Примерно двукратное увеличение скорости обратной изомеризации наблюдалось при облучении (рис. 3b) 43 , показывая, что 1a действительно является фотопереключателем как Т-, так и Р-типа, в то время как нагревательный эффект облучения может быть исключен (дополнительный рис.77). Однако следует отметить, что наблюдение фотохимической изомеризации от E до Z не имеет дополнительной ценности при комнатной температуре из-за быстрой термической ре-изомеризации.

Менее стабильный изомер E был дополнительно охарактеризован путем измерения E-Z разностных ИК-Фурье-спектров, полученных при облучении образца при λ = 405 нм при 184 К (рис. 3c). Важно отметить, что эти спектры были получены с образцом в таблетке KBr, демонстрируя, что изомеризация также происходит в твердом состоянии.Основные спектральные особенности, связанные со структурными различиями между двумя изомерами, довольно хорошо воспроизводятся расчетами DFT (см. Распределение полос в дополнительной таблице 11, дополнительных рисунках 35 и 36 и дополнительном примечании 7.).

ZE изомеризация ITI - быстрый процесс

Измерения переходного поглощения с субпикосекундным временным разрешением были выполнены для определения шкалы времени прямой Z до E изомеризации ITI, которая, как ожидается, будет очень быстрой, на основе структурные аналогии с HTI и азобензолами 22,43 .Для незамещенного ITI 1a в спектрах, записанных сразу после возбуждения светом λ = 400 нм, преобладает очень широкая полоса поглощения в возбужденном состоянии с интенсивностью, которая быстро затухает, оставляя постоянный слабый дифференциальный сигнал, как показано на графике: разрешенные спектры, представленные на рис. 4а, и кинетические кривые на рис. 4б. Важно отметить, что долгоживущий сигнал совпадает с сигналом, измеренным в миллисекундной шкале времени (рис. 1c), и поэтому может быть однозначно определен как разностный спектр Z - E .Очень быстрое затухание полосы поглощения возбужденного состояния указывает на то, что сама изомеризация является очень быстрым процессом, поскольку система должна достичь конического пересечения (CI), приводящего к образованию изомеров Z и E в их соответствующих основных состояний до дезактивации возбужденных состояний. Чтобы получить дополнительную кинетическую информацию о процессе, мы измерили анизотропию накачки-зонда путем регистрации переходных спектров с параллельной и перпендикулярной поляризацией пучка накачки относительно зонда.Интересно, что результирующий сигнал анизотропии, представленный на рис. 4c, показывает компонент быстрого нарастания на временной шкале в несколько сотен фемтосекунд и более медленное затухание, происходящее в пределах 12–16 пс. Временной масштаб спада анизотропии соответствует тому, что наблюдалось для азобензола в растворе 44 . Рост анизотропии в пределах начальных 500 фс указывает на то, что значительное перераспределение заряда быстро происходит, как только молекула начинает двигаться по поверхности потенциальной энергии возбужденного состояния к области конического пересечения, в соответствии с вычисленной большой разницей в дипольных моментах перехода для Формы Z и E (Таблица 1).Стоит отметить, что подобный рост анизотропии через несколько сотен фс ранее наблюдался для родопсина, который, как известно, изомеризуется в сверхбыстром временном масштабе и интерпретируется с точки зрения быстрого и существенного изменения зарядового распределения молекулы из-за активация колебательных мод, приводящая к изомеризации 45 .

Рис. 4

Сверхбыстрая нестационарная спектроскопия ITI. a Спектры нестационарного поглощения незамещенного ITI 1a , записанные в метаноле при возбуждении на длине волны 400 нм. b Типичные кинетические следы (открытые символы) и аппроксимации, полученные в результате анализа цели (непрерывная линия), c Разрешенная во времени анизотропия, начальные 3 пс показаны на вставке, d Спектры распада, связанные с видами (SADS) , полученные путем анализа кинетических следов с помощью кинетической модели, изображенной в правом нижнем углу рисунка. Черная кривая представляет состояние S 1 , красная кривая - горячий Z-изомер, а синяя кривая - E-изомер. e Предлагаемая модель фотоизомеризации

Наши расчеты показывают, что яркое состояние ITI является состоянием S 2 .Принимая во внимание наблюдаемый быстрый распад возбужденного состояния, мы предположили, что путь релаксации возбужденного состояния аналогичен пути релаксации азобензола. Для извлечения постоянных времени, описывающих фотодинамику системы, мы подогнали данные переходных изотропных процессов к кинетической схеме, показанной на рис. 4e, извлекая время жизни, указанные в ней, и разностные спектры, связанные с видами (SADS) переходных промежуточных соединений (рис. 4г). При возбуждении до S 2 система быстро подвергается внутреннему преобразованию в S 1 с постоянной времени ниже временного разрешения наших измерений.Это приводит к неоправданной форме спектра для этого состояния, которая не показана на рис. 4d. Остальные SADS отнесены к состоянию S 1 (черная линия), горячему изомеру Z (красная кривая) и изомеру E (синяя кривая). Очень короткий срок службы S 2 снова аналогичен тому, который известен для азобензола, для которого недавно было определено значение 50 фс 44,46 . Распад широкой полосы возбужденного состояния S 1 в течение 320 фс и рост анизотропии в том же временном масштабе указывают на то, что ITI достигает области конического пересечения во временном масштабе, конкурирующем с колебательной релаксацией в S 1 .Оттуда молекула релаксирует в основное состояние изомеров Z и E , где колебательное охлаждение происходит в масштабе времени 10 пс.

Подтверждение нашей гипотезы о том, что изомеризация начинается с горячего состояния S 1 , получено из расчета сил, действующих на отдельные атомы ITI в S 2 и S 1 после вертикального возбуждения, что показывает, что молекула подвергается более выраженные структурные изменения в состоянии S 1 (подробнее см.рис.26, дополнительное примечание 3 и дополнительная таблица 4). Присутствие атома азота в изомеризующейся двойной связи открывает возможность изомеризации, протекающей либо по механизму инверсии, либо по механизму вращения. Незначительное изменение шкалы времени релаксации возбужденного состояния, наблюдаемое в растворителях с различной вязкостью (см. Дополнительный рис. 38), в первую очередь способствует механизму инверсии, хотя, скорее всего, простое представление о движении вдоль одной координаты реакции нереально, как недавно указано для азобензола 44 .

Влияние заместителей на фотоизомеризацию ITI

Влияние заместителей на фотопереключение ITI было изучено с использованием небольшой библиотеки ITI с либо электронодонорной ( 1b, c ), либо электроноакцепторной группой ( 1d-f ). Как показано на рис.5, электронодонорные группы (EDG) приводят к небольшому красному смещению λ max, Z и увеличению поглощения, в то время как электроноакцепторные группы (EWG) приводят к небольшому синему смещению λ . max, Z и уменьшенное поглощение (дополнительный рис.64). Теоретические расчеты воспроизводят эту тенденцию и показывают, что ауксохромные эффекты в основном обусловлены закруткой вокруг центральной одинарной связи = N-C- (θ 2 , рис. 2a). Действительно, θ 2 меньше для 1b, c , что приводит к более плоской структуре и способствует делокализации электронов (дополнительный рисунок 31 и дополнительная таблица 8) при возбуждении и увеличивает λ max, Z . В основном состоянии EDG увеличивают электронную плотность на фенильном кольце, которое имеет тенденцию «планаризоваться» для увеличения конъюгации с тиоиндоксильной частью в соответствии с аналогичными ауксохромными эффектами, которые наблюдались в HTIs 47 .

Рис. 5

Спектроскопические исследования влияния заместителей на фотоизомеризацию ITI. a Спектры поглощения 40 мкМ ИТИ 1a - f в МеОН. b Переходные спектры поглощения ITI 1a - f в MeOH после облучения на длине волны 430 нм с задержкой 3 мс. c Спектроскопия переходного поглощения 120 мкМ p -MeO-ITI 1b в водном буфере PBS (6,7% ДМСО), облученного световым импульсом 10 нс 430 нм, и спектры записаны с шагом задержки 1 мс.Фиолетовая линия показывает спектр поглощения 120 мкМ Z -ITI 1b в водном буфере PBS (6,7% ДМСО). Цветная полоса показывает увеличенную задержку в нестационарной абсорбционной спектроскопии. d Кюветы 1 и 2 содержат 200 мкМ ITI 1b в МеОН. Слева: оба термически адаптированы. В центре: кювета 2, облученная светом 400 нм при охлаждении до -60 ° C в ацетоновой бане. Справа: разогрев кюветы 2 до комнатной температуры. e Три цикла фотоизомеризации 100 мкМ 1b в МеОН, термически адаптированный и переключаемый светом 400 нм, при охлаждении до -60 ° C в ацетоновой бане (дополнительный рис. 89)

Изомеризацию различно замещенных ITI измеряли в MeOH при облучении светом λ = 430 нм (рис. 5b, дополнительные рисунки 49–58). Новая полоса поглощения была обнаружена для всех замещенных ITI, а для электронодонорных ITI 1b и c наблюдалась впечатляюще большая Δ λ max , превышающая 100 нм. ITI 1b растворяли в MeOH и облучали с длиной волны 400 нм при охлаждении до -60 o C (рис.5г). По сравнению с термически адаптированным состоянием изомеризация привела к явному изменению цвета. Переключение на несколько циклов 1b в MeOH не привело к заметной деградации (рис. 5e). Для всех ITI квантовый выход для прямого переключения был оценен в пределах от 4 до 6%, что относительно мало по сравнению со многими другими фотопереключателями 21 . Не было обнаружено четкой корреляции между параметром Хаммета R и квантовым выходом (дополнительное примечание 13, дополнительная таблица 14) для одного исследуемого положения, что означает, что допустимы как отводящие, так и электронодонорные группы.

Наши расчеты показывают, что ауксохромные эффекты на Δλ max можно объяснить комбинацией геометрических и электронных эффектов (дополнительное примечание 5). В то время как θ 2 определяет ауксохромные эффекты для изомеров Z и E таким же образом ( θ 2 больше для E , чем для Z , но степень, в которой E и Z находятся под влиянием заместителя аналогично), закрутка вокруг центральной двойной связи C = N ( θ 1 ) наблюдается только для изомера E .Скручивание θ 1 , более выраженное для заместителей EDG ( 1b , c ), приводит к более сильной дестабилизации π-орбитали (ВЗМО) изомера E для этих заместителей по сравнению с Изомер Z . Такая геометрическая особенность частично способствует уменьшению Δ λ max при переходе от 1b, c к 1a, d, e, f . Кроме того, изменение дипольного момента при возбуждении для формы E уменьшается с 2. 37 D ( 1b ) до -5,85 D ( 1 f ) в метаноле в соответствии с природой заместителей (таблица 2). Мы обнаружили, что чем больше отрицательное значение Δμ, тем больше дестабилизация ES по отношению к GS. Этот электронный эффект также способствует уменьшению Δ λ max для заместителей EWG (дополнительная таблица 7, 8 и дополнительный рисунок 31).

Таблица 2 Расчетные исследования влияния заместителей на фотоизомеризацию ITI

Помимо изменений в спектрах поглощения Z и E , заместители также влияют на скорость термической релаксации изомера E (Таблица 2) .Не наблюдалось четкой корреляции между параметром Хамметта и периодами полураспада изомера E , хотя данные предполагали, что тенденция в группах EWG приводит к более быстрой повторной изомеризации (дополнительные рисунки 32, 65, 66, дополнительное примечание 6, и дополнительная таблица 9). Такая же корреляция между параметром Хаммета R и периодами полураспада изомера E наблюдалась при -60 o C при облучении 455 нм в эксперименте ЯМР (дополнительные примечания 9 и 11, дополнительная таблица 13, дополнительные рисунки. 67–76). Результаты DFT согласуются с этими наблюдениями, показывая, что слабая корреляция энергии активации с константами Гаммета может быть вызвана качественно разными путями релаксации для EDG- и EWG-замещенных (и нейтральных) ITI. В то время как релаксация E - Z происходила через плоскую структуру TS, в случае 1b - c , 1a, d-f приняла скрученную конформацию в TS (дополнительный рисунок 31). Различное поведение является результатом взаимодействия между стабилизацией TS из-за делокализации π-электронов (в пользу плоской конформации) и стабилизацией из-за полярности TS (в пользу более полярной скрученной структуры).Уменьшая электронную плотность на фенильном кольце, заместители EWG усиливают взаимодействие 2p-орбитали на азоте с π-орбиталями фенильного кольца, способствуя скрученной структуре (дополнительные рисунки 27, 30 и 32).

Изомеризация ITI в водных растворах

В области фотофармакологии фото-контроль стереохимии двойной связи используется для установления разницы в биологической активности между обоими фотоизомерами, как это было продемонстрировано для фотопереключателей азобензола и гемитиоиндиго 6,48 . Для таких биологических применений фотопереключателей решающее значение имеют растворимость в медицинских условиях и фотоизомеризация в водных и физиологических условиях, но они редко наблюдаются для переключателей полностью видимого света. Например, не сообщалось о фотоизомеризации HTI в физиологических условиях. Для оценки эффективности ITI в водных растворах незамещенный ITI 1a растворяли в фосфатно-солевом буфере (PBS, pH 7,4, 1,7% ДМСО) в концентрации ~ 30 мкМ. Облучение светом 400 нм не привело к заметной деградации (дополнительный рис.88). Мы также продемонстрировали, что ITI обладает устойчивостью к глутатиону (GSH), который обнаруживается в клетках в концентрациях до 10 мМ и является ключевым фактором деградации других молекулярных фотопереключателей 49 .

Изомеризация ITI в водном PBS (pH 7,4, 6,7% ДМСО) изучалась с использованием наиболее смещенного на красный свет p -MeO-ITI 1b (рис. 5C, дополнительные рисунки 59, 60) с переходным процессом в мс. абсорбционная спектроскопия. Изомер Z соединения 1b имеет максимум поглощения при 459 нм.При облучении синим светом изомер E наблюдался с максимумом поглощения при 560 нм, демонстрируя, что впечатляющая разница максимумов поглощения также сохраняется в водных растворах (рис. 5c). В том же эксперименте было установлено, что период полураспада изомера E составляет 10,0 ± 0,8 мс при комнатной температуре.

Фотопереключатель для нерадикальной / радикальной активации пероксидисульфата над слоистым оксидом CuFe: выбор рационального пути разложения загрязняющих веществ

Основные моменты

Фотопереключатель для управления нерадикальной / радикальной активацией PDS над CFO разработан.

Нерадикальная активация обеспечивает высокий уровень использования PDS и меньшее образование галогенированных побочных продуктов.

Радикальная активация имеет высокую скорость разложения и сильную минерализацию для загрязняющих веществ.

QSAR фенольных загрязнителей, как было обнаружено, дает инструкции по выбору пути.

Abstract

В этой работе представлена ​​новая стратегия активации пероксидисульфата (PDS) при контролируемом нерадикальном / радикальном механизме, которая основана на фотопереключении слоистого оксида CuFe (CFO).Нерадикальный механизм достигается CFO в темноте, а радикальный механизм достигается за счет облучения видимым светом. Исследования электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и теории функционала плотности (DFT) демонстрируют, что механизм нерадикальной активации осуществляется за счет поляризационного эффекта CFO на молекулу PDS. Радикальный механизм может быть объяснен одноэлектронным восстановлением PDS возбужденными электронами в зоне проводимости CFO. Анализ продуктов, основанный на ВЭЖХ-МС и функциях Фукуи, предполагает, что путь нерадикальной деградации может снизить образование промежуточных галогенидов, тогда как радикальный путь может не наблюдаться с этим свойством. Количественные отношения структура-активность (QSAR) были установлены между наблюдаемыми скоростями псевдопервого порядка различных фенольных загрязнителей и классическими дескрипторами (т.е. константой Гаммета, Pka, E HOMO и E LUMO ) в нерадикальных и радикальные системы, соответственно, чтобы дать инструкции по выбору путей для различных загрязнителей. Учитывая, что нерадикальный / радикальный путь имеет свои уникальные преимущества (например, нерадикальный путь имеет высокую селективность по отношению к загрязнителям и высокую эффективность использования окислителя, а радикальный путь имеет значительную скорость разложения и сильную минерализационную способность), эти пути должны быть выбран разумно для разложения загрязняющих веществ в соответствии с реальными условиями.

Ключевые слова

Пероксидисульфат

Нерадикальный

Радикальный

Видимый свет

Слоистый оксид CuFe

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Полный текст

© 2019 Elsevier B. {60} $, что означает, что только исчезающе малая часть этих молекул когда-либо была реализовано в лаборатории.Чтобы определить приоритеты, какие области этого пространства исследовать дальше, химикам-синтетикам нужен доступ к точным предсказаниям молекулярных свойств. Несмотря на значительные успехи в области молекулярного машинного обучения, существует нехватка тестов, демонстрирующих свойства, полезные для химиков-синтетиков. Сосредоточившись непосредственно на потребностях химиков-синтетиков, мы представляем Photoswitch Dataset, новый тест для молекулярного машинного обучения, где улучшения производительности модели можно сразу наблюдать в пропускной способности многообещающих молекул, синтезированных в лаборатории.Фотопереключатели - это универсальный класс молекул для применения в медицине и возобновляемых источниках энергии, где эффективность молекулы определяется длиной волны электронного перехода. Мы демонстрируем превосходные характеристики в прогнозировании этих длин волн по сравнению с зависимой от времени теорией функционала плотности (TD-DFT), действующим квантово-механическим подходом с первыми принципами, а также группой экспертов-людей. Наши базовые модели в настоящее время развертываются в лаборатории как часть процесса принятия решений для синтеза кандидатов.Мы надеемся, что этот тест может привести к реальным открытиям в химии фотопереключателей и что будущие тесты могут быть введены в разработку алгоритмов поворотного обучения, чтобы принести пользу более обширным областям синтетической химии.

История

Учреждение

Кембриджский университет

Страна

Соединенное Королевство

ORCID Для отправляющего автора

0000-0003-3117-4559

Декларация о конфликте интересов

нет конфликта интересов

нет конфликта интересов

Примечания к версии

Предыдущая версия принята на семинаре ICLR 2020 по фундаментальной науке в эпоху искусственного интеллекта

Экспорт

Выберите вариант

RefWorksBibTeXRef.managerEndnoteDataCiteNLMDC

Произошла ошибка при настройке вашего пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку "Назад" и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

границ | Дизайн, синтез, исследование и применение макромолекулы Photoswitch

Введение

Фотомолекулярные переключатели могут обратимо проявлять различные свойства из-за их структурных изменений под воздействием светового стимула, что делает их новыми фаворитами в последние десятилетия в областях, требующих эффектов переключения, таких как информатика и химическое зондирование (Sun et al., 2012; Yuan et al. al., 2014; Chiang, Chu, 2015; Kim et al., 2015; Bian et al., 2016a).Как правило, фотопереключатели обладают сопряженной структурой и точным пространственно-временным контролем, таким как хиральный геликен, азобензол, диарилетен, спиропиран, бинафтильные соединения (Beharry and Woolley, 2011; Sun et al. , 2012; Yuan et al., 2014; Chiang and Chu, 2015; Kim et al., 2015; Bian et al., 2016a; Lubbe et al., 2017; Chen et al., 2018; Lerch et al., 2018). Среди этих молекул азобензолы интенсивно исследовались из-за их гибкости (Chen et al., 2009, 2018; Schmidt et al., 2010; Бехарри и Вулли, 2011; Ли и др., 2014; Юань и др., 2014; Дека и др., 2015; Биан и др., 2016а, б; Lin et al., 2016; Люббе и др., 2017; Lerch et al., 2018). При стимуляции УФ-светом азобензол может изомеризоваться из транс-формы в цис-форму (Henzl et al., 2006). При видимом свете или небольшом нагревании цис-форма азобензола обратно превращается в транс-форму (Henzl et al., 2006). К сожалению, цис-форма азобензола нестабильна в естественном состоянии (Pang et al., 2018). Фактически, фотопереключатели должны удовлетворять следующим требованиям: определенная термостойкость, усталостная долговечность, обнаруживаемость и неразрушающая читаемость.Согласно предыдущим исследованиям, азобензол не мог обеспечить термостабильность и усталостную долговечность, что ограничивало его применение в качестве фотопереключателя (Pang et al. , 2018). Пытаясь решить эту проблему, многие усилия, включая наши исследования, были приложены для разработки новых азобензолов с помощью всевозможных замен в противоположных положениях, чтобы улучшить их свойства в качестве фотопереключателей (Pang et al., 2014, 2015, 2018; Ye et al., 2016). Помимо этих сообщений, молекулы с фотопереключением на основе азобензола, управляемые видимым светом, также ранее были теоретически разработаны различными группами заменителей (Pang et al., 2014, 2015; Ye et al., 2016).

Хотя эти предыдущие методы частично успешно решили проблему, не все факторы, влияющие на применение азобензола, были выяснены. Например, полярность растворителей влияет на переход транс-в-цис и стабильность цис-формы из-за стэкинга между молекулами, что заставляет азобензол терять свои характеристики фотопереключения (Pang et al., 2018). Кроме того, небольшие молекулы азобензола обладают некоторой цитотоксичностью. Такие недостатки ограничивают его применение во многих областях, особенно в областях, связанных с биомедициной. Полимеры менее токсичны, чем небольшие молекулы с аналогичной структурой. Поэтому сополимеры на основе азобензола были разработаны с использованием блока AZO в качестве подвесной группы с учетом подвижности на одном конце в исследованиях. Радикальная полимеризация - хороший способ синтезировать сополимер, который также использовался в исследованиях. Чтобы решить проблему наложения в воду, другие мономеры должны быть введены в полимер на основе азобензола в качестве разбавителя цепи, чтобы увеличить расстояние между молекулами азобензола, предотвращая их наложение.Чтобы расширить его применение в области биомедицины, необходимо учитывать гидрофильность. С одной стороны, гидрофильная структура поможет сополимеру лучше диспергироваться в водном растворе. С другой стороны, гидрофильная биосовместимость в целом хорошая. Поэтому с учетом этого (Hu and Gong, 2016) были выбраны гидрофильные мономеры HEMA и NVP для полимеризации с мономером азобензола.

Кроме того, исследования также сосредоточены на функционализации макромолекул (Tseng et al., 2016; Cao et al., 2018; Wu et al., 2018). Хотя методов модификации макромолекул существует множество, гибкая, умеренная и надежная реакция по-прежнему является эффективным и действенным методом модификации полимера. Поэтому в сополимер одновременно вводили функциональную группу для дальнейшей модификации в процессе синтеза сополимера.

В целом новизна исследования заключается в получении доступного и широко применяемого сополимера фотопереключателя. Таким образом, в этом исследовании были изучены характеристики систематического светового отклика и предварительная оценка цитотоксичности in vitro синтезированного сополимера в различных средах.

Эксперимент

Материалы

N-гидроксисукцинимид (NHS), акрилоилхлорид, п-аминоазобензол (AZO), конканавалин (conA) и 2-морфолиноэтансульфоновая кислота (MES) были приобретены у Aladdin. Дихлорметан (DCM), диэтиловый эфир, тетрагидрофуран (THF), диоксан, пероксид бензоила (BPO), триэтиламин (TEA) и диметилсульфон (DMSO) были получены от Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd, Китай. Трипсин, среда Игла, модифицированная Дульбекко (DMEM), диацетат флуоресцеина (FDA) и 3- (4,5-диметил) тиазол-2,5-диметилтетразолий бромид (MTT) были получены от Sigma.Фетальная бычья сыворотка (FBS) была приобретена в Sijiqing biotech. Co., Китай. Все остальные реагенты и растворители были аналитической чистоты и использовались в том виде, в котором они были получены.

Синтез и характеристика мономера AZO и NAS

Мономер AZO и NAS синтезировали ацилхлорированием. Вкратце, 10 мМ AZO или NHS растворяли в 10 мл безводного DCM, к которому при перемешивании добавляли 11 ммоль TEA. Затем одиннадцать миллимолярных акрилоилхлоридов в 10 мл безводного DCM добавляли по каплям в вышеуказанный раствор в течение 1 ч под ледяной баней.Затем баню с ледяной водой убирали, реакционный раствор герметично закрывали и продолжали реагировать в течение 4–5 ч при комнатной температуре. После завершения реакции полученный реакционный раствор фильтровали, промывали насыщенным раствором NaCl и несколько раз разделяли с помощью делительной воронки для удаления соли и непрореагировавших реагентов. Наконец, продукт был получен перегонкой при пониженном давлении. Конечные продукты были охарактеризованы с помощью ядерного магнитного резонанса 1 H ( 1 H ЯМР, Bruker, AV300) с использованием CDCl 3 в качестве растворителя.

Синтез и характеристика сополимера AZO-HEMA-NVP-NAS

Сополимеры синтезированы радикальной полимеризацией. Вкратце, каждый мономер с определенным соотношением, указанным в таблице 1, один за другим добавляли в круглодонную колбу, в которую добавляли 30 мл диоксана для растворения 10 ммоль мономеров. После растворения мономеров к реакционному раствору добавляли 5 мл 0,1 ммоль / мл раствора BPO / диоксана. Затем в раствор вводили азот, чтобы избавиться от кислорода в течение 15 мин перед герметизацией раствора.Запечатанный раствор реагировал при 70 ° C в течение 24 часов. Конечный продукт осаждали диэтиловым эфиром и несколько раз растворяли в ТГФ для очистки полученного сополимера. Наконец, сополимеры были получены сублимационной сушкой (−50 ° C 7–8 Па). Конечные продукты были охарактеризованы с помощью ядерного магнитного резонанса 1 H ( 1 H ЯМР, Bruker, AV300) с использованием ДМСО в качестве растворителя и детекции методом дифференциальной сканирующей калориметрии (PerkinElmer, DSC 8500).

Таблица 1 . Соотношение подачи мономера для сополимеров.

Характеристики сополимера реагирования и восстановления

Выбранный сополимер растворяли в ДМСО с получением разбавленного раствора сополимера, который отслеживали с помощью УФ-спектроскопии (Cary 50). Ультрафиолетовая лампа (10 Вт) использовалась в качестве источника фото для индукции транс-цис-перехода домена AZO. После УФ-облучения использовали белый свет 685 мВт / см 2 для индукции цис-транс-восстановления при комнатной температуре. Чтобы отслеживать структурные изменения молекул, в реальном времени записывали УФ-спектры в зависимости от времени облучения и времени восстановления.Для демонстрации сопротивления усталости молекул применялись методы многократного облучения и восстановления.

Разбавленный водный раствор сополимера получали разбавлением раствора сополимера ДМСО и отслеживали с помощью УФ-спектроскопии для исследования реакции и эффективности извлечения. Помимо вышеупомянутых характеристик в растворе ДМСО, также отслеживалось и записывалось влияние плотности света и температуры на время восстановления цис-транс. Кроме того, состояние макромолекул в водном растворе было охарактеризовано динамическим светорассеянием (DLS, nano ZS) и просвечивающим электронным микроскопом (TEM, Philips, Tecnai 12).Прозрачность водного раствора сополимера в зависимости от значения pH регистрировали с помощью УФ-спектроскопии.

Расчеты ДПФ

Все расчеты проводились с помощью (Frisch et al., 2009) программ Gaussian 09 на уровне CAM-B3LYP / 6-31G (d, p). Были продемонстрированы электростатические потенциалы молекул, в которых положительные и отрицательные области оказались красными и синими соответственно (Ransil, 1961). Энергия взаимодействия между цис-AZO и HEMA, ΔEcis-AZO ··· HEMA, была рассчитана как: Δ E цис - AZO ··· HEMA = E всего - ( E cis - AZO + E HEMA ).Ошибка суперпозиции базисного набора (BSSE) была исправлена ​​методом противовеса (Boys and Bernardi, 1970) при расчетах энергий связи.

Предварительная оценка сополимера для биомедицинского применения

ConA использовали для функционализации выбранного сополимера простым методом. Вкратце, ConA добавляли в 0,1% водный раствор сополимера с концентрацией 5 мг / мл при перемешивании и реагировали с доменом NAS в течение 24 часов. полученный продукт очищали с использованием вышеупомянутого метода (диэтиловый эфир / ТГФ) и получали лиофилизацией для дальнейшего использования.

Клетки

HUVEC инкубировали в увлажненной атмосфере, состоящей из 95% воздуха и 5% CO 2 при 37 ° C. Для эксперимента использованные клетки отделяли с использованием 0,25% трипсина в PBS. Одновременно мономер AZO, сополимер и сополимер-ConA диспергировали в DMEM с определенными концентрациями отдельно с тем же молярным соотношением (домен AZO). Затем 100 мкл вышеупомянутого раствора добавляли в каждую лунку 96-луночного культурального планшета, в которую впоследствии добавляли 100 мкл клеточной суспензии, содержащей 20000 клеток.Цитотоксичность оценивали с помощью анализа МТТ после культивирования клеток в течение 24 часов. Вкратце, после того, как 20 мкл МТТ инкубировали с клетками в течение 4 ч, добавляли 200 мкл ДМСО для растворения образовавшегося пигмента формазана. Поглощение 150 мкл вышеупомянутого раствора при 560 нм регистрировали считывающим устройством для микропланшетов (Infinite M200 PRO) (Pang et al., 2018).

Статистический анализ

Данные были проанализированы с использованием теста t на предмет различий. Результаты были представлены как среднее значение ± стандартное отклонение. Уровень значимости был установлен на уровне p <0.05.

Результаты и обсуждение

Синтез и характеристика мономера AZO и мономера NAS

Группа C = C была модифицирована на молекулы AZO и NHS соответственно посредством ацилхлорирования. Химическая информация о мономере была подтверждена спектром ЯМР 1 H и спектром ЯМР 13 C на Фигуре 1. Из спектра ЯМР 1 H на Фигуре 1A химические сдвиги от 5,7 до 6,6 ppm были приписаны трем H на виниле группы в положениях a, b, c, что указывает на успешную модификацию винила на молекулы AZO.В то же время химические сдвиги от 7,1 до 8,2 м.д. приписываются H бензольного кольца и иминных групп. Согласно интегрированию пика от 7,1 до 8,2 частей на миллион, количество H в бензольном кольце и иминных группах было 10, что соответствовало структуре мономера AZO на Фигуре 1A и указывало на то, что продукт был чистым без каких-либо примесей. Помимо спектра ЯМР 1 H, химические сдвиги были отнесены к спектру ЯМР 13 C один за другим, как показано на рисунке 1A, что также соответствовало структуре мономера AZO.Таким образом, спектры ЯМР подтвердили, что мономер AZO был синтезирован успешно.

Рис. 1. (A) 1 H ЯМР спектр и 13 C ЯМР спектр мономера AZO. (B) 1 H ЯМР спектр и 13 C ЯМР спектр мономера NAS.

Точно так же химические сдвиги трех H на винильной группе в положениях a, b, c подтвердили успешную модификацию винила на молекуле NHS в спектре ЯМР 1 H на Фигуре 1B, химический сдвиг в 2.9 м.д. относятся к H пятичленного кольца в положении d, которое было интегрировано до 4, то есть количество H в пятичленном кольце было 4. Кроме того, были обнаружены химические сдвиги в спектре ЯМР 13 C присваивались один за другим, как показано на рисунке 1B, что также соответствовало структуре NAS. Таким образом, успешный синтез НАС подтвержден спектрами ЯМР.

Синтез и характеристика сополимера AZO-HEMA-NVP-NAS

Синтезированные сополимеры AZO-HEMA-NVP-NAS были охарактеризованы спектром ЯМР 1 H на рисунке 2A.Детали химического сдвига перечислены следующим образом: химические сдвиги от 7,4 до 8,5 м.д. приписываются протонам бензольного кольца в домене AZO в положении 1–4, химический сдвиг при 2,7 м.д. приписывается протонам пятикомпонентной группы. -членное кольцо на домене NAS в положении 5, химические сдвиги от 1,2 до 2,3 м.д. приписываются протонам пятичленного кольца на домене NVP в положении 6-8, химические сдвиги от 0,5 до 1,2 м.д. приписываются протонам метил в HEMA-домене в положении 9.Таким образом, четыре различных звена сополимера были подтверждены спектрами ЯМР. Помимо качественного анализа, спектр ЯМР 1 H предоставил количественную информацию, поскольку площади резонансных пиков пропорциональны количеству протонов. Согласно областям на фиг. 2A в различных положениях, относительное содержание доменов можно рассчитать по среднему соотношению интенсивностей протонов, которое приведено в таблице 2. По сравнению с исходным соотношением мономеров, меньше мономера AZO вошло в полимерную цепь для сополимера 1.И наоборот, когда коэффициент подачи AZO был увеличен, больше мономера AZO вошло в полимерную цепь. В то же время выход сополимера сополимера 2 и сополимера 3 был намного меньше, чем у сополимера 1, согласно экспериментальным результатам. Был сделан вывод, что три других мономера, особенно HEMA, нелегко сополимеризовались с мономером AZO, когда соотношение подачи AZO было уменьшено до 10 и 5. Более того, когда соотношение подачи AZO было больше 20, можно было обнаружить больше неполимеризованного мономера AZO в полимеризованной системе.Кроме того, сополимер 1 может растворяться в ДМСО и имеет определенную растворимость в воде при использовании ДМСО в качестве сорастворителя, но сополимер 2 и сополимер 3 лишь незначительно растворяются в ДМСО и не могут растворяться в воде.

Рис. 2. (A) 1 Спектры ЯМР H сополимеров. (B) Кривая ДСК сополимеров.

Таблица 2 . Структурная информация сополимеров.

Чтобы прояснить структурные характеристики сополимеров, была обнаружена кривая ДСК для сополимеров, которая показана на рисунке 2В.Для сополимера 1 очевидный переход T g был обнаружен около 80–90 ° C; для сополимера 2 Т г перехода снижена до 50 ° С; для сополимера 3 был исключен переход T g , что указывает на то, что домен AZO на полимерной цепи не имеет очевидного перехода T g . Согласно нашим предыдущим исследованиям, T g pHEMA составлял около 110 ° C, а T g PVP был около 130 ° C (Roorda et al., 1988; Xiang and Anderson, 2005). Следовательно, был сделан вывод, что длина домена HEMA или домена NVP на цепи сополимера была короче нормальной длины их гомополимеров, поскольку переход T g напрямую зависел от длины домена полимеров.На основании вышеупомянутого обсуждения и анализа сополимер 1 был выбран для дальнейшего исследования.

Характеристики реакции и характеристики сополимера

Поскольку молекула AZO реагировала на УФ-свет, УФ-свет использовался для индукции перехода изомеризации молекулы или домена AZO, что отражалось в УФ-спектре их разбавленного раствора на основании проверенной теории и предыдущих исследований. Во-первых, УФ-спектры разбавленного раствора сополимера ДМСО в зависимости от времени облучения и времени восстановления отслеживали на фиг. 3A, B.Перед УФ-облучением наблюдался максимум поглощения при 360 нм, принадлежащий π-π * переходу, и небольшой плоский пик поглощения при 450 нм, принадлежащий n-π * переходу (рис. 3A), которые, соответственно, были отнесены к транс -изомер и цис-изомер домена AZO на полимерной цепи. При УФ-облучении максимальное поглощение при 360 нм значительно уменьшилось и сместилось до 346 нм, а поглощение при 450 нм немного увеличилось со временем облучения до 60 с, что указывает на то, что транс-форма перешла в цис-форму (рис. 3А).Легкий синий цвет сместился от 360 до 346 нм, что можно объяснить структурным откликом сополимера на стимуляцию ультрафиолетовым светом, поскольку, согласно нашим предыдущим исследованиям, это явление не было обнаружено в малых молекулах AZO (Pang et al., 2018). При облучении белым светом абсорбция при 346 нм постепенно смещалась до 360 нм и восстанавливалась до соответствующего исходного значения в течение 70 минут, а абсорбция при 450 нм также была восстановлена ​​до соответствующего исходного значения, что подтвердило обратимое и эффективное восстановление транс-структуры. (Рисунок 3B).Быстрый переход из транс в цис на фото обеспечил быстрое время отклика сополимера, и одновременно постепенный процесс восстановления обеспечил достаточное время работы. Во-вторых, сопротивление усталости сополимера оценивали путем многократного облучения УФ / белым светом. Поглощение при 360/346 нм раствора сополимера в ДМСО в зависимости от номера цикла записано на рисунке 3C. Было обнаружено, что максимальное поглощение при 360 нм, либо первоначально, либо после восстановления, стабилизировалось на уровне 1,4–1,5 независимо от времени круга, и одновременно минимальное поглощение на 346 нм после УФ-облучения стабилизировалось около 0.7 независимо от времени круга (рис. 3C). Более того, время реакции на облучение было стабильным на уровне 1 мин, а время реакции восстановления было стабильным на уровне 70 минут, независимо от времени круга (Рисунок 3D). Эти результаты подтвердили, что цис-форма может существовать стабильно после облучения, а транс-форма может быть восстановлена ​​после облучения белым светом без каких-либо признаков усталости или фотообесцвечивания. Как правило, эффективное структурное изменение, стабильное быстрое время срабатывания, достаточно стабильное / контролируемое время работы и сопротивление усталости - все это желательные свойства фотопереключателя.Таким образом, эти результаты показали, что синтезированный сополимер в растворе ДМСО демонстрирует типичные характеристики фотопереключения, которые превосходят немодифицированную небольшую молекулу AZO с очевидным явлением фотообесцвечивания и неконтролируемым процессом реакции / восстановления в соответствии с нашим предыдущим исследованием (Pang et al. ., 2018).

Рисунок 3 . УФ-спектры раствора сополимера 1 в ДМСО в зависимости от времени облучения (A) и времени восстановления (B) . (C) Поглощение при 360 нм / 346 нм раствора сополимера 1 в ДМСО как функция номера цикла. (D) Время отклика на облучение при УФ-облучении и время отклика при восстановлении при 685 мВт / см 2 белый свет и комнатная температура в зависимости от номера цикла.

Помимо органического растворителя, водный раствор был более часто используемой средой для фактического применения фотопереключателя. Таким образом, характеристики сополимера в разбавленном водном растворе также были интенсивно исследованы (рис. 4).Неудивительно, что водный раствор сополимера имел такие же УФ-спектры, что и раствор сополимера в ДМСО. Точно так же максимальное поглощение на 360 нм значительно уменьшилось, а поглощение на 450 нм немного увеличилось со временем облучения до 60 с (рис. 4A), а затем поглощение на 360 и 450 нм могло быть обратимо восстановлено до соответствующего исходного значения в течение 120 мин. (Рисунок 4B). Кроме того, максимальное поглощение при 360 нм либо в начале, либо после восстановления стабилизировалось на уровне 1.5–1,7 независимо от номера цикла, и одновременно минимальное поглощение при 346 нм после УФ-облучения стабилизировалось на уровне 0,7–0,8 независимо от времени круга (рис. 4C). Аналогичным образом, время реакции на облучение было стабильным на уровне 1 мин, а время реакции восстановления было стабильным на уровне 120 минут, независимо от времени круга (рис. 4D). Эти результаты показали, что синтезированный сополимер в водном растворе также проявляет типичные характеристики фотопереключателя, что расширяет его потенциальное применение, особенно в областях, связанных с биомедициной.Напротив, согласно нашим предыдущим исследованиям, из-за своей дисперсности немодифицированные небольшие молекулы AZO в воде не могли обнаруживать УФ-излучение. Поскольку контролируемое восстановление является идеальным состоянием для применения фотопереключателя, были изучены факторы, включая температуру и плотность света, влияющие на восстановление из цис-формы в транс-форму (рисунки 4E, F). Время реакции восстановления сокращается с повышением температуры независимо от облучения белым светом, как показано на рисунке 4E.В темноте восстановление из цис-формы в транс-форму не могло быть осуществлено через 7 дней при 20 ° C. Но когда температура была повышена до 50 ° C, время реакции восстановления сократилось в значительной степени до 5 часов. При облучении белым светом время восстановления линейно уменьшалось с увеличением температуры. Более того, время восстановления при белом свете было короче, чем в темноте, пока температура не достигала 80 ° C. Что касается эффекта интенсивности белого света, время реакции восстановления значительно сократилось с увеличением интенсивности света, как показано на рисунке 4F.Подробный процесс восстановления представлен на рисунках S1 – S3.

Рисунок 4 . УФ-спектры водного раствора сополимера 1 в зависимости от времени облучения (A) и времени восстановления (B) . (C) Поглощение при 360 нм / 346 нм водного раствора сополимера 1 как функция номера цикла. (D) Время отклика на облучение при УФ-облучении и время отклика при восстановлении при 685 мВт / см 2 в белом свете в зависимости от номера цикла.Время реакции восстановления как функция температуры (E) и интенсивности света (F) .

Теоретически, в молекулах или доменах AZO присутствовали два основных состояния для транс- и цис-структуры и одно возбужденное состояние. Переход от транс к цис-структуре должен преодолевать энергетический барьер из основного состояния транс-структуры в возбужденное состояние, в то время как переход от цис-структуры к транс должен преодолевать энергетический барьер из основного состояния цис-структуры в возбужденное состояние (Kathan and Hecht, 2017).Был сделан вывод, что УФ-свет может обеспечить достаточно энергии, чтобы вывести молекулы или домен AZO из основного состояния транс-структуры в возбужденное состояние, и аналогично тепло / белый свет может обеспечить необходимую энергию для выведения молекулы или домена из основного состояния цис-структуры. в возбужденное состояние. Таким образом, было легко понять, что более высокая температура и интенсивность света приводят к более короткому времени отклика при восстановлении. Как правило, энергия транс-формы ниже, чем энергия цис-формы, и поэтому транс-структура более стабильна, чем цис-структура.

Исходя из вышеупомянутых результатов и обсуждений, домен AZO в среде макромолекул обладал гораздо лучшими стабильными и контролируемыми характеристиками восстановления и усталостной долговечностью, чем мономер AZO или небольшая молекула AZO, хотя они имели аналогичное свойство быстрого светового отклика. Чтобы прояснить микроструктурную взаимосвязь между доменами, электростатический потенциал, энергия взаимодействия и переходные барьеры были рассчитаны с использованием вычислений DFT, как показано на рисунке 5.Путем оптимизации было обнаружено, что домен транс-AZO проявлял электронейтральность, в то время как домен цис-AZO проявлял слабые электронодонорные характеристики. Одновременно три других домена проявляли электронодонорные характеристики из-за наличия атомов O. Однако конец домена HEMA проявлял некоторые характеристики акцептора электронов (рис. 5А). Кроме того, энергия взаимодействия между доменом cis-AZO и доменом HEMA была рассчитана как -7,5 ккал / моль (рис. 5B), что не было очевидным и не привело бы к значительному взаимодействию между ними.Чтобы проверить вывод, два переходных барьера между базовым транс-состоянием и возбужденным состоянием (Δ E trans - TS ) и между возбужденным состоянием и основным цис-состоянием (Δ E цис - TS ) были рассчитаны (Рисунок 5C). Было обнаружено, что Δ E trans - TS домена AZO в среде макромолекулы был почти таким же, как у мономера AZO, что также было причиной аналогичного свойства быстрого ответа при стимуляции УФ-светом. .Хотя Δ E цис - TS домена AZO в окружении макромолекулы был немного выше, чем у мономера AZO, разница между ними не была достаточно большой, чтобы привести к значительному изменению производительности. Даже исходя из оптимальных или рассчитанных результатов, цис-форма домена AZO на сополимере должна быть немного менее стабильной, чем мономер AZO, что противоречит нашим результатам. Таким образом, был сделан вывод, что стабильное и контролируемое свойство восстановления домена AZO на сополимере происходит из-за некоторых пространственных эффектов из-за перепутывания цепей и даже образования кластеров в растворе, особенно в водном растворе.В цис-пространственном построении кластер макромолекул был метастабильным при комбинированном действии всех видов взаимодействий, включая гидрофобный эффект, электростатические эффекты и переплетение цепей. Хотя Δ E cis - TS для самого домена AZO не было большим, переход восстановления из цис-в-транс, необходимый для изменения всей конструкции кластера, который представляет собой сложную систему и не может быть рассчитан с использованием существующих и простая модель. Следовательно, для реализации этого перехода требовалась дополнительная энергия помимо Δ E цис - TS для домена AZO.

Рисунок 5 . Оптимизированный (расчетный) (A) Электростатический потенциал всех доменов. (B) Энергия взаимодействия между доменом cis-AZO и доменом HEMA. (C) Барьеры перехода по расчетам DFT.

Исходя из приведенного выше обсуждения, сополимер был идеальным материалом для применения фотопереключателей, особенно в водной среде. Чтобы прояснить свойства для дальнейшего применения сополимера в водной среде, DLS и TEM были использованы для выяснения его микроскопического состояния в воде, как показано на рисунке 6.Было обнаружено, что сополимер представляет собой своего рода нанокластер в воде с эффективным диаметром около 200 нм (рис. 6А). Однако нанокластер не имел стабильной и единой формы, такой как наносфера, нанолист, даже нановолокно, когда они были высушены на медной сетке (рис. 6В). Поэтому был сделан вывод, что нанокластеры в воде нестабильны и могут образовываться из-за слабого взаимодействия. Кроме того, влияние значения pH на агрегатное состояние сополимера было изучено с использованием прозрачного раствора сополимера, который показан на Фигуре 6C.Раствор сополимера в нейтральном или щелочном состоянии проявлял прозрачные и стабильные гомогенные характеристики. Раствор сополимера в слабокислом состоянии становился мутным через 2–3 ч с явным осадком сополимера. Этот характерный сополимер обладает еще одним свойством чувствительности к pH. Эти результаты были также подтверждены вышеупомянутым выводом о стабильном и контролируемом восстановлении домена AZO на сополимере.

Рис. 6. (A) Гидродинамический диаметр агрегата сополимера 1 в воде по DLS. (B) ПЭМ-изображения агрегата сополимера 1 в воде. (C) Прозрачность водного раствора сополимера 1 в зависимости от значения pH.

Предварительная оценка сополимера для биомедицинского применения

Чтобы оценить функционализацию и биомедицинское применение сополимера, сополимер был функционализирован биоактивным белком (ConA) посредством простой реакции между доменом NAS и аминогруппой биоактивного белка. После функционализации сополимер-ConA был охарактеризован ИК-спектрами и спектром ЯМР 1 H (Фиг.7).Из-за схожести химического строения сополимера и белка их ИК-спектры также были схожими. Но в спектре ЯМР 1 H сополимера-ConA относительная интеграция химического сдвига при 2,7 м.д., принадлежащего характеристической группе на домене NAS в положении 5 на фиг.2, была снижена до 70% от исходного значения по сравнению с домен AZO. Этот вариант подтвердил успешную модификацию ConA на сополимере.

Рис. 7. (A) ИК-спектры сополимера и сополимера-Con A. (B) 1 Спектр ЯМР H сополимера-Con A.

Поскольку цитотоксичность была основным требованием для биомедицинского применения, in vitro и цитотоксичность сополимера и сополимера-ConA были оценены с использованием мономера AZO в качестве контраста, как показано на рисунке 8. OD клеток уменьшалась с увеличением концентрации сополимера и сополимера-ConA. когда их концентрация превышала 100 мкг / мл. Кроме того, OD клеток с сополимером-ConA была значительно выше, чем с сополимером, независимо от их концентрации, что указывает на меньшую цитотоксичность сополимера-ConA.Напротив, эквивалентный AZO проявлял гораздо большую острую цитотоксичность, чем сополимер и сополимер-ConA с большим значением. Хотя только 50–60% клеток могли выжить при равномерном добавлении сополимера-ConA, сополимеризация мономера AZO и функционализация биоактивного белка в значительной степени снизили цитотоксичность молекулы AZO. Эти результаты показали, что сополимер может быть подходящим материалом для применения фотопереключателей в биомедицине.

Рисунок 8 .Относительная оптическая плотность клеток как функция концентрации соединения после культивирования в течение 24 часов и инкубации с МТТ с использованием TCP в качестве контроля. * p <0,05; ** p <0,01.

Заключение

Мономер

AZO и мономер NAS были успешно синтезированы методом ацилхлорирования. Сополимеры AZO-HEMA-NVP-NAS были успешно синтезированы методом радикальной сополимеризации с контролируемым содержанием домена по соотношению мономеров. Молекулярная масса и стеклование сополимера зависят от соотношения мономеров.В растворе ДМСО сополимер проявлял эффективное структурное изменение, стабильное быстрое время реакции (1 мин) на УФ-свет при комнатной температуре и стабильное относительное приемлемое время восстановления (100 мин) при белом свете при комнатной температуре. Помимо этого, также наблюдали сопротивление усталости, что дополнительно подтвердило превосходные характеристики сополимера в качестве фотопереключателя. В водных растворах еще более контролируемые свойства сополимера и сопротивление усталости были подтверждены результатами. В более широком смысле, процесс восстановления можно контролировать с помощью плотности света и температуры.Результаты молекулярного моделирования подтвердили, что выдающиеся характеристики сополимера в качестве фотопереключателя не являются результатом изменения энергетического барьера или взаимодействий между отдельным атомом или даже структурными единицами, особенно в водном растворе. Таким образом, был сделан вывод, что контролируемое свойство восстановления приводит к запутыванию цепей или даже образованию кластеров. Были подтверждены и дальнейшие результаты DLS. Более того, сополимер в водном растворе проявлял свойство зависимости от pH. Наконец, сополимер был успешно функционализирован биоактивным белком благодаря простой реакции предварительного исследования для его применения в биомедицинской области.Функционализированный сополимер обладает более низкой цитотоксичностью, что подтверждает перспективность его применения в качестве фотопереключателя в биологических областях. В целом, синтезированный сополимер обладает существенными требованиями к фотопереключению и даже хорошими характеристиками в водной среде, что дает ему хорошие перспективы во многих областях, в том числе в биомедицине.

Взносы авторов

JP сконструировал макромолекулу и закончил расчетную часть. ZG синтезировал и охарактеризовал сополимеры.HT дал полезное предложение в части функционализации сополимера и оценки in vitro и . XM завершил синтез мономера и сополимера. HW закончила часть характеристики сополимера. XH высказал идеи и разработал все исследования.

Финансирование

Это исследование финансировалось Национальным фондом естественных наук Китая (21702082), Фондом естественных наук провинции Цзянсу (BK20171113), проектом Цин Лань, проектом «Шесть пиков талантов» в провинции Цзянсу (JY-071).

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fchem.2019.00086/full#supplementary-material

Список литературы

Биан, К., Ван, В., Хан, Г., Чен, Ю., Ван, С., и Ван, Г. (2016a). Фотопереключаемая адгезия клеток на азобензолсодержащих самоорганизующихся пленках. Chemphyschem 17, 2503–2508. DOI: 10.1002 / cphc.201600362

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Биан, К., Ван, В., Ван, С., и Ван, Г. (2016b). Запускаемое светом специфическое высвобождение раковых клеток из циклодекстрина / азобензола и субстрата, модифицированного аптамером. ACS Appl. Матер. Интерф. 8, 27360–27367. DOI: 10.1021 / acsami.6b09734

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мальчики, С. Ф., и Бернарди, Ф. (1970). Расчет взаимодействий малых молекул по разностям отдельных полных энергий. Некоторые процедуры с уменьшенным количеством ошибок. Мол. Phys. 19, 553.

Google Scholar

Chen, C., Zhao, J., Gao, M., Meng, X., Fan, A., Wang, Z., et al. (2018). Фото-триггерные мицеллы: одновременная активация и высвобождение ингибиторов микротрубочек для химиотерапии по требованию. Biomater. Sci. 6, 511–518. DOI: 10.1039 / C7BM01053B

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чен, Х., Хун, Л., Ю, Х, Ван, Й., Цзоу, Г., Су, В. и др. (2009). Фото-контролируемое молекулярное распознавание α-циклодекстрина с помощью азобензола, содержащего полидиацетиленовые везикулы. Chem. Commun. 11, 1356–1358. DOI: 10.1039 / b820894h

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чанг, К. Ю., Чу, К. С. (2015). Синтез светочувствительного гибридного альгинатного гидрогеля с фотоуправляемым высвобождением. Carbohydr. Polym. 119, 18–25. DOI: 10.1016 / j.carbpol.2014.11.043

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дека С. Р., Ядав С., Махато М. и Шарма А. К. (2015). Азобензол-аминогликозид: Самособирающиеся умные амфифильные наноструктуры для доставки лекарств. Colloids Surf. B Biointerf. 135, 150–157. DOI: 10.1016 / j.colsurfb.2015.07.026

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фриш, М.J., Trucks, G. W., Schlegel, H. B., Scuseria, G. E., Robb, M. A., Cheeseman, J. R., et al. (2009). Gaussian 09, редакция A.02. Уоллингфорд, Коннектикут: Gaussian Inc.

Google Scholar

Хенцл, Дж., Мельхорн, М., Гавронски, Х., Ридер, К. Х. и Моргенштерн, К. (2006). Обратимая цис-транс-изомеризация eines einzelnen azobenzol-molküls *. Angewandte Chemie 118, 617–621. DOI: 10.1002 / ange.200502229

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ху, Х.Х. и Гонг X. (2016). Новый способ изготовления биосовместимых гидрогелей с контролируемой доставкой лекарств. J. Colloid Interf. Sci. 470, 62–70. DOI: 10.1016 / j.jcis.2016.02.037

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Катан, М., и Хехт, С. (2017). Фотопереключаемые молекулы как ключевые ингредиенты, выводящие системы из глобального термодинамического минимума. Chem. Soc. Ред. 46, 5536–5550. DOI: 10.1039 / C7CS00112F

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ким, Д.Ю., Ли, С. А., Пак, М., Чой, Ю. Дж., Кан, С. В., Чон, К. У. (2015). Многофункциональная молекула-хамелеон с хиральными нафтильными и азобензольными частями. Soft Matter 11, 2924–2933. DOI: 10.1039 / C5SM00073D

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лерх М. М., Шимански В. и Феринга Б. Л. (2018). (Фото) химия фотопереключателей Stenhouse: руководящие принципы и конструкция системы. Chem. Soc. Ред. 47, 1910–1937. DOI: 10.1039 / C7CS00772H

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Li, Z., Wang, P., Liu, B., Wang, Y., Zhang, J., Yan, Y., et al. (2014). Необычная фотоиндуцированная самосборка азобензолсодержащих амфифилов. Soft Matter 10, 8758–8764. DOI: 10.1039 / C4SM01395F

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Линь Л. Р., Ван X., Вэй Г. Н., Тан Х. Х., Чжан Х. и Ма Л. Х. (2016). Трис-β-дикетонатные лантаноидные комплексы на основе азобензола: обратимая транс-цис-фотоизомеризация в растворе и твердом состоянии. Dalton Trans. 45, 14954–14964. DOI: 10.1039 / C6DT01310D

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Люббе А.С., Шимански В. и Феринга Б. Л. (2017). Последние разработки в области обратимой фоторегуляции структуры и функции олигонуклеотидов. Chem. Soc. Ред. 46, 1052–1079. DOI: 10.1039 / C6CS00461J

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пан Дж., Гао, З. Ю., Чжан, Л., Ван, Х. М., и Ху, X.Х. (2018). Синтез и характеристика светочувствительной макромолекулы для биомедицинского применения. Фронт. Chem. 6: 217. DOI: 10.3389 / fchem.2018.00217

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Панг, Дж., Тиан, З. К., и Ма, Дж. (2014). Теоретическая конструкция фотопереключенных молекул на основе азобензола, управляемых видимым светом. Chem. Phys. Lett. 613, 110–114. DOI: 10.1016 / j.cplett.2014.07.048

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Панг, Дж., Йе, Й.Ф., Тиан, З.К., Панг, X.В.Y. и Ву, К.Й. (2015). Теоретическое понимание азобис- (бензо-18-краун-6) эфира в сочетании с катионами щелочноземельных металлов. Комп. Теор. Chem. 1066, 28–33. DOI: 10.1016 / j.comptc.2015.04.012

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рансил, Б. Дж. (1961). Исследования молекулярной структуры. IV. потенциальная кривая взаимодействия двух атомов гелия в одноконфигурационном приближении ЛКАО МО СКФ. Chem. Phys .34: 2109.

Google Scholar

Рурда, У. Э., Баустра, Дж. А., де Фрис, М. А., и Юнгингер, Х. Э. (1988). Термическое поведение гидрогелей поли-гидроксиэтилметакрилата (pHEMA). Pharm. Res. 5, 722–725. DOI: 10.1023 / A: 10158859

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Schmidt, R., Hagen, S., Brete, D., Carley, R., Gahl, C., Dokic, J., et al. (2010). Об электронном и геометрическом строении транс- и цис-изомера тетра-трет-бутилазобензола на Au (111). Phys. Chem. Chem. Phys. 12, 4488–4497. DOI: 10.1039 / b924409c

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сунь, Ю., Ю, К., Лю, З., Хуан, К., Хао, К., и Сюй, Л. (2012). Синтез, структура, светочувствительные свойства 4- (2-фторбензилиденамино) антипирина: совместное экспериментальное и теоретическое исследование. Spectrochim. Acta Part A 97, 1013–1022. DOI: 10.1016 / j.saa.2012.07.117

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ценг, Ю.Т., Лу, Х.Й., Ли, Дж. Р., Тунг, В. Дж., Чен, В. Х. и Чау, Л. К. (2016). Легкая функционализация полимерных поверхностей в водных и полярных органических растворителях с помощью 3-меркаптопропилсилатрана. ACS Appl. Матер. Интерф. 8, 34159–34169. DOI: 10.1021 / acsami.6b13926

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wu, S., Zhang, A., Li, S., Chatterjee, S., Qi, R., Segura-Ibarra, V., et al. (2018). Трансплантация органелл: функционализация полимером изолированных митохондрий для клеточной трансплантации и изменения метаболического фенотипа. Adv. Sci. 5: 1700530. DOI: 10.1002 / advs.201700530

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сян Т. X. и Андерсон Б. Д. (2005). Распределение и влияние содержания воды на молекулярную подвижность в поливинилпирролидоновых стеклах: моделирование молекулярной динамики. Pharm. Res. 22, 1205–1214. DOI: 10.1007 / s11095-005-5277-5

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ye, Y.F., Pang, J., Zhou, X.J., и Huang, J.W. (2016). Понимание торсионных эффектов на оптические свойства производных азобензола. Комп. Теор. Chem. 1076, 17–22. DOI: 10.1016 / j.comptc.2015.11.022

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Юань, К., Го, Ю. Дж., И Чжао, X. (2014). Новый светочувствительный азобензол-содержащий нанокольцо-хозяин для легкой инкапсуляции и высвобождения фуллерена-гостя. Phys. Chem. Chem. Phys. 16, 27053–27064. DOI: 10.1039 / C4CP03687E

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *