Radikale trin mod ren indkapsling

En polymer med foranderlige egenskaber og brede anvendelser er blevet udviklet hos A*STAR. Polymeren skifter mellem kerneskal-nanopartikler, selvsamlede byområder, og nedbrudte fragmenter, afhængig af miljøforholdene. Det kan finde applikationer i produkter til personlig pleje, landbrugskemikalier, og nanomedicin.

Stjerne hypergrenede polymerer dannes, når lineære kæder strækker sig ud fra en central tværbundet kerne. De indre hulrum i disse kerneskalstrukturer kan bruges til at indkapsle mindre, hydrofobe molekyler. Undersøgelser viser, at de stærke kemiske bindinger i disse materialer forhindrer for tidlig 'burst -frigivelse' af last.

Disse polymerers robuste karakter, imidlertid, skaber også økologiske og giftige farer ved slutningen af ​​deres levetid. Alexander Jackson fra A*STAR's Institute of Chemical and Engineering Sciences (ICES) og kolleger har nu syntetiseret stjerne hypergrenede polymerer, der både kan indkapsle lægemiddelmolekyler, og nedbrydes derefter til mindre komponenter.

Jackson forklarer, at kemikere har udviklet flere værktøjer til at syntetisere nedbrydelige polymerer, hvoraf det ene involverer cykliske molekyler kendt som ketenacetaler. Disse forbindelser kan åbnes og forbindes til polyestere ved hjælp af fri radikal kemi. I modsætning til konventionel radikal polymerisation, denne fremgangsmåde introducerer carbon-oxygenbindinger i polymerkæden, som letter nedbrydningsreaktioner.

"Radikale ringåbnende polymerisationer af cykliske ketenacetaler er blevet forstået i omkring 30 år, "siger Jackson." Det virkelig spændende aspekt ved denne forskning var at tage denne kemi og kombinere den med moderne teknikker ved hjælp af 'levende' polymerkæder. "

Levende polymerisationer er såkaldte, fordi de vil fortsætte med at vokse udad efter tilsætning af forskellige byggesten. Dette giver kemikere præcis kontrol over kædelængder og sammensætning - kritiske funktioner, der er nødvendige for avancerede leveringsenheder.

I første omgang, forskerne brugte levende radikal polymerisation til at forberede methacrylatbaserede strukturer. Eksperimenter viste, at disse materialer reversibelt kunne hæve og trække sig sammen med ændringer i pH og også skifte mellem individuelle partikler og større nanoskala -aggregater ved blot at ændre opløsningstemperaturen. Disse udløsere blev brugt til kontrolleret frigivelse af hydrofob last.

Næste, det A*STAR-baserede team optimerede de nødvendige betingelser for at udføre ringåbning af cykliske ketenacetaler samtidigt under den levende methacrylatpolymerisation. Dette skabte en nedbrydelig analog til den indledende stimuli-responsive struktur.

"Vi vil bruge denne tilgang til at udvikle endnu flere af denne slags polymerer, herunder nedbrydeligt polystyren og andre acrylater, "siger Jackson." Dette forhindrer uønsket ophobning af disse materialer, efter at de har leveret deres gods. "

I øjeblikket, ICES -forskerne hjælper producenter med at udvide mulighederne for genanvendelige polymere materialer ved hjælp af to branchefinansieringsfondsprojekter, der fokuserer på reaktionsteknik og indkapslingsteknologier.