Tautan silangVulkanisasi adalah contoh penautan silang. Presentasi skematis dari dua "rantai polimer" (biru dan hijau) yang tertaut silang setelah vulkanisasi karet alam dengan belerang (n = 0, 1, 2, 3, ...). Definisi IUPAC untuk tautan silang dalam kimia polimer.Definisi IUPAC untuk tautan silang dalam kimia polimer
Dalam kimia dan biologi, tautan silang adalah ikatan atau rangkaian ikatan pendek yang menautkan satu rantai polimer dengan rantai polimer lainnya. Tautan ini dapat berupa ikatan kovalen atau ikatan ionik, dan polimer tersebut dapat berupa polimer sintetis atau polimer alami (seperti protein).
Dalam kimia polimer, "tautan silang" biasanya mengacu pada penggunaan tautan silang untuk mendorong perubahan sifat fisik polimer.
Ketika "penautan silang" digunakan dalam bidang biologi, hal itu merujuk pada penggunaan probe untuk menghubungkan protein bersama-sama untuk memeriksa interaksi protein-protein, serta metodologi pengikatan silang kreatif lainnya.Templat:Not verified in body
Meskipun istilah tersebut digunakan untuk merujuk pada "penautan rantai polimer" untuk kedua ilmu tersebut, tingkat penautan silang dan spesifisitas agen penautan silang sangat bervariasi.
Polimer sintetik
Reaksi kimia yang terkait dengan penautan silang minyak pengering, proses yang menghasilkan linoleum.
Penautan silang umumnya melibatkan ikatan kovalen yang menggabungkan dua rantai polimer. Istilah pengerasan mengacu pada penautan silang resin termoset, seperti poliester tak jenuh dan resin epoksi, dan istilah vulkanisasi secara khas digunakan untuk karet.[1] Ketika rantai polimer ditaut silang, material menjadi lebih kaku. Sifat mekanik polimer sangat bergantung pada kepadatan tautan silang. Kepadatan tautan silang yang rendah meningkatkan kekentalan lelehan polimer. Kepadatan tautan silang menengah mengubah polimer yang kenyal menjadi material yang memiliki sifat elastis dan berpotensi memiliki kekuatan tinggi. Kepadatan tautan silang yang sangat tinggi dapat menyebabkan material menjadi sangat kaku atau seperti kaca, seperti material fenol-formaldehida.[2]
Resin vinil ester tipikal yang berasal dari bisfenol A diglisidil eter. Polimerisasi radikal bebas menghasilkan polimer dengan tautan silang yang tinggi.[3]
Kelas polimer yang dikenal sebagai elastomer termoplastik mengandalkan tautan silang fisik dalam mikrostrukturnya untuk mencapai stabilitas, dan banyak digunakan dalam penggunaan non-ban seperti trek mobil salju dan kateter untuk penggunaan medis. Mereka menawarkan berbagai macam sifat yang jauh lebih luas daripada elastomer tertaut silang konvensional karena domain yang bertindak sebagai tautan silang bersifat reversibel, sehingga dapat dibentuk kembali dengan panas. Domain penstabil dapat berupa non-kristalin (seperti pada kopolimer blok stirena-butadiena) atau kristalin seperti pada kopoliester termoplastik.
Senyawa bis(trietoksipropil)tetrasulfida adalah agen penaut silang: gugus siloksi berikatan dengan silika dan gugus polisulfida tervulkanisasi dengan poliolefin.
Enamel alkid, jenis cat berbasis minyak komersial yang dominan, mengeras melalui penautan silang oksidatif setelah terpapar udara.[4]
Tautan silang fisik
Berbeda dengan penautan silang kimia, penautan silang fisik terbentuk melalui interaksi yang lebih lemah. Misalnya, natrium alginat membentuk gel setelah terpapar ion kalsium, yang membentuk ikatan ionik yang menjembatani rantai alginat.[5]Polivinil alkohol membentuk gel setelah penambahan boraks melalui ikatan hidrogen antara asam borat dan gugus alkohol polimer.[6][7]
Mengukur derajat tautan silang
Tautan silang sering diukur dengan uji pembengkakan. Sampel yang telah mengalami tautan silang ditempatkan ke dalam pelarut yang baik pada suhu tertentu, dan perubahan massa atau perubahan volume diukur. Makin tinggi tautan silang, makin sedikit pembengkakan yang dapat dicapai. Berdasarkan derajat pembengkakan, Parameter Interaksi Flory (yang menghubungkan interaksi pelarut dengan sampel), dan densitas pelarut, derajat tautan silang teoretis dapat dihitung menurut Teori Jaringan Flory.[8]
Dua standar ASTM umumnya digunakan untuk menggambarkan derajat tautan silang pada termoplastik. Dalam ASTM D2765, sampel ditimbang, kemudian ditempatkan dalam pelarut selama 24 jam, ditimbang lagi saat membengkak, kemudian dikeringkan dan ditimbang untuk terakhir kalinya.[9] Derajat pembengkakan dan bagian yang larut dapat dihitung. Dalam standar ASTM lainnya, F2214, sampel ditempatkan dalam instrumen yang mengukur perubahan ketinggian sampel, sehingga memungkinkan pengguna untuk mengukur perubahan volume.[10] Kepadatan tautan silang kemudian dapat dihitung.
Dalam biologi
Struktur ideal lignin, polimer yang sangat tertaut silang yang merupakan bahan struktural utama pada banyak tumbuhan.
Dalam DNA
HN1 (bis(2-kloroetil)etilamina), penaut silang DNA. Seperti kebanyakan penaut silang, molekul ini memiliki dua gugus reaktif.
Tautan silang DNA intrastrand memiliki efek yang kuat pada organisme karena lesi ini mengganggu transkripsi dan replikasi. Efek ini dapat dimanfaatkan dengan baik (yakni untuk mengatasi kanker) atau dapat mematikan bagi organisme inang. Obat sisplatin berfungsi dengan membentuk tautan silang intrastrand dalam DNA.[11] Agen penaut silang lainnya termasuk gas mustard, mitomisin, dan psoralen.[12]
Protein
Dalam protein, tautan silang penting dalam menghasilkan struktur yang stabil secara mekanis seperti rambut dan wol, kulit, dan tulang rawan. Ikatan disulfida adalah tautan silang yang umum.[13]
Kolagen yang terganggu di kornea, suatu kondisi yang dikenal sebagai keratokonus, dapat diobati dengan penautan silang klinis.[14] Dalam konteks biologis, penautan silang dapat berperan dalam aterosklerosis melalui produk akhir glikasi lanjut (AGEs), yang telah diduga menginduksi penautan silang kolagen, yang dapat menyebabkan pengerasan pembuluh darah.[15]
Penelitian
Protein juga dapat ditautkan silang secara artifisial menggunakan penaut silang molekul kecil. Pendekatan ini telah digunakan untuk menjelaskan interaksi protein-protein.[16][17][18]
Metode penautan silang in vitro adalah PICUP (penautan silang protein yang tidak dimodifikasi yang diinduksi foto).[19] Reagen tipikal adalah amonium persulfat (APS), akseptor elektron, fotosensitizer kation tris-bipiridilrutenium (II) ([Ru(bpy)3]2+).[19] Dalam penautan silang kompleks protein in vivo, sel ditumbuhkan dengan analog diazirin fotoreaktif terhadap leusina dan metionina, yang dimasukkan ke dalam protein. Setelah terpapar sinar ultraviolet, diazirin diaktifkan dan berikatan dengan protein yang berinteraksi yang berada dalam beberapa Bahasa Indonesia
Ångström dari analog asam amino fotoreaktif (penautan silang UV).[20]
↑Hecht, Hadas; Srebnik, Simcha (2016). "Structural Characterization of Sodium Alginate and Calcium Alginate". Biomacromolecules. 17 (6): 2160–2167. doi:10.1021/acs.biomac.6b00378. PMID27177209.
↑"Experiments: PVA polymer slime". Education: Inspiring your teaching and learning. Royal Society of Chemistry. 2016. Diakses tanggal 2 April 2022. A solution of polyvinyl alcohol (PVA) can be made into a slime by adding borax solution, which creates cross-links between polymer chains.
↑Casassa, E.Z; Sarquis, A.M; Van Dyke, C.H (1986). "The gelation of polyvinyl alcohol with borax: A novel class participation experiment involving the preparation and properties of a "slime"". Journal of Chemical Education. 63 (1): 57. Bibcode:1986JChEd..63...57C. doi:10.1021/ed063p57.
↑Flory, P.J., "Principles of Polymer Chemistry" (1953)
↑Christoe, John R.; Denning, Ron J.; Evans, David J.; Huson, Mickey G.; Jones, Leslie N.; Lamb, Peter R.; Millington, Keith R.; Phillips, David G.; Pierlot, Anthony P.; Rippon, John A.; Russell, Ian M. (2005). "Wool". Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. doi:10.1002/0471238961.2315151214012107.a01.pub2. ISBN978-0-471-48494-3.
↑Wollensak G, Spoerl E, Seiler T. Riboflavin/ultraviolet-a-induced collagen crosslinking for the treatment of keratoconus. Am J Ophthalmol. 2003 May;135(5):620-7.
