In a molecular crowding environment, different thermodynamics is often observed in a dilute solution. One such example is the promotion of the formation of amyloids, which are causal agents of Alzheimer's disease. Although a considerable number of molecular crowding studies have been reported, its effect remains unclear. In this study, we investigated a J-aggregation of a porphyrin derivative, 5, 10, 15, 20-tetraphenyl-21H,23H-porphinetetrasulfonic acid (TPPS), in a molecular crowding environment simulated by dextran (Dex) in HClO4, HCl, and NaCl solutions. The changes in the number of monomers in the J-aggregate (n) with the concentration of Dex (CDex) depended on the type of solution. No change in n was observed in the NaCl solution, which indicated that the Dex solution did not affect the J-aggregation because of the ionic strength effect. In the HCl solution, the aggregation behavior changed with the pH. Further, at a low pH, the electrostatic interactions promoted J-aggregation by the volume exclusion of Dex, while the aggregation was suppressed at a high pH owing to steric hindrance. A different aggregation mechanism, involving the hydrogen bonding between NH in the center of the TPPS macrocyclic frame and the SO3H and ClO4- functional groups, was responsible for the J-aggregation in the HClO4 solution. Moreover, the n value increased owing to the volume exclusion effect. We expect that this study will be useful for further elucidation of the molecular crowding effect.

中文翻译：

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5、10、15、20-四苯基-21H、23H-卟啉四磺酸在使用葡聚糖模拟的分子拥挤环境中的 J 聚集。

在分子拥挤环境中，通常会在稀溶液中观察到不同的热力学。一个这样的例子是促进淀粉样蛋白的形成，淀粉样蛋白是阿尔茨海默病的致病因子。尽管已经报道了相当多的分子拥挤研究，但其影响仍不清楚。在这项研究中，我们研究了卟啉衍生物 5、10、15、20-四苯基-21H,23H-卟啉四磺酸 (TPPS) 在葡聚糖 (Dex) 在 HClO4、HCl 中模拟的分子拥挤环境中的 J 聚集, 和 NaCl 溶液。J-聚集体中单体数量 (n) 随 Dex (CDex) 浓度的变化取决于溶液的类型。在 NaCl 溶液中没有观察到 n 的变化，这表明由于离子强度效应，Dex 溶液不会影响 J-聚集。在 HCl 溶液中，聚集行为随 pH 值的变化而变化。此外，在低 pH 值下，静电相互作用通过 Dex 的体积排阻促进 J 聚集，而在高 pH 值下由于位阻而抑制聚集。一种不同的聚集机制，涉及 TPPS 大环框架中心的 NH 与 SO3H 和 ClO4- 官能团之间的氢键，是造成 HClO4 溶液中 J 聚集的原因。此外，由于体积排阻效应，n 值增加。我们期望这项研究将有助于进一步阐明分子拥挤效应。而由于空间位阻，聚集在高 pH 下受到抑制。一种不同的聚集机制，涉及 TPPS 大环框架中心的 NH 与 SO3H 和 ClO4- 官能团之间的氢键，是造成 HClO4 溶液中 J 聚集的原因。此外，由于体积排阻效应，n 值增加。我们期望这项研究将有助于进一步阐明分子拥挤效应。而由于空间位阻，聚集在高 pH 下受到抑制。一种不同的聚集机制，涉及 TPPS 大环框架中心的 NH 与 SO3H 和 ClO4- 官能团之间的氢键，是造成 HClO4 溶液中 J 聚集的原因。此外，由于体积排阻效应，n 值增加。我们期望这项研究将有助于进一步阐明分子拥挤效应。