En let vej til polymerbelægninger med potentiel anvendelse i forebyggelse af biofouling

En enkel metode til dyrkning af giftfri antifouling polymerbelægninger er blevet udviklet af A*STAR-forskere. Dette kan føre til længerevarende belægninger, der er egnede til brug over store overflader, såsom skibsskrog eller medicinsk udstyr.

Opbygningen af ​​mikroorganismer på overflader er en udfordring for både skibsfarten og den biomedicinske industri. Nogle populære antibiofouling -polymerbelægninger udsættes for oxidativ nedbrydning i havvand, hvilket gør dem ineffektive over tid. Zwitterioniske (molekyler med både negative og positive ladninger og en nettoladning på nul) polymerbelægninger, der ligner tæpper af polymerkæder, har tiltrukket opmærksomhed som potentielle alternativer, men skal i øjeblikket dyrkes i et inert miljø uden vand eller luft. Dette udelukker dem fra applikationer i store områder.

Et team ledet af Satyasankar Jana ved A*STAR Institute of Chemical and Engineering Sciences har opdaget, hvordan man dyrker zwitterioniske polymerbelægninger i vand, ved stuetemperatur, og i nærvær af luft, hvilket ville tillade dem at blive brugt i en meget større skala.

"Det var en voldsom opdagelse, "forklarer Jana. Hans team forsøgte at dyrke zwitterioniske polymerbelægninger, med den meget anvendte syntesemetode kaldet atomoverføringsradikalpolymerisation, da de indså, at nogle reaktioner ikke gav de forventede produkter. En amin, virker som en ligand på katalysatoren anvendt i reaktionen, blev uventet fundet for enden af ​​polymerkæderne. "Det tog noget tid og en række eksperimenter at udfolde mysteriet [om hvordan det kom dertil], "Forklarer Jana.

Reaktionskinetiske observationer, nuklear magnetisk resonansspektroskopi (NMR) og andre analyser antydede, at aminen startede polymeriseringsreaktionen via en anionisk mekanisme. Disse såkaldte anioniske polymerisationer er notorisk intolerante over for vand, methanol og luft, men Janas polymerer voksede i nærværelse af alle tre, får teamet til at tvivle på deres resultater. De henvendte sig til computermodeller for at se, hvad der foregik.

"Beregningsresultater for densitet af funktionel teori bekræftede den foreslåede anioniske polymerisationsmekanisme, "siger han." Dette er det første eksempel nogensinde på en anionisk opløsningspolymerisation af en vinylmonomer i vandige medier ved omgivende aerobe forhold. "

Hans team har nu brugt denne fremgangsmåde til at syntetisere polymerbelægninger fra fire zwitterioniske monomerer og et antal anioninitiatorer, nogle ikke aminer. "Fremover vil vi bruge denne metode til at generere anti-biofouling-polymerbelægninger på store overfladearealer ved hjælp af en spray- eller dyppemetode, "siger Jana. De planlægger også at undersøge fouling-forebyggende effektiviteten af ​​disse belægninger til marine og biomedicinske anvendelser.