Ny polymer frigiver molekylær last som reaktion på kraft

Caltech-forskere har udviklet en ny slags polymer, der kan bære en kemisk nyttelast som en del af sin molekylære struktur og frigive den som reaktion på mekanisk stress. Det kemiske system, de har udviklet, kunne en dag bruges til at skabe medicinske implantater, der kan frigive medicin i kroppen, når de udløses af noget som ultralydsbølger, de siger.

I et nyt papir offentliggjort i 13. september-udgaven af Journal of the American Chemical Society , Adjunkt i kemi Maxwell Robb og forskere i hans laboratorium beskriver den polymer, de har udviklet, og den reaktion, der gør nyttelastsystemet muligt.

Det nye materiale består af et sæt polymerkæder bundet til nyttelastsystemet, skabe en mekanisk følsom enhed kaldet en mekanophor. En såkaldt kaskadereaktion udstøder nyttelasten fra polymeren. Enkelt sagt, kraft påført polymeren får svage bindinger i mekanophoren til at briste, spytter et ustabilt mellemmolekyle ud, der straks nedbrydes for at frigive den vedhæftede nyttelast.

I deres papir, forfatterne demonstrerer frigivelsen af ​​et kumarinfarvestof, et organisk molekyle med nyttige egenskaber, men de siger, at polymeren kunne skræddersyes til at frigive en række forskellige molekyler, herunder dem med terapeutiske kvaliteter.

Et materiale, der kan frigive stoffer på kommando, kunne bruges til at give mere præcis behandling af nogle medicinske tilstande; for eksempel, en kræftbehandling kunne levere et lægemiddel direkte til det tilsigtede mål.

"Genereltheden af ​​denne nye platform er unik, fordi den tillader, i princippet, den mekanisk udløste frigivelse af en bred vifte af lastmolekyler, " siger Robb.

Det system, Robb og hans kolleger har udviklet, kunne også tilpasses til andre formål. Han siger, at det er muligt at skabe en polymer, der depolymeriserer - eller helt nedbrydes til små molekyler - når den udsættes for stress. Alternativt en polymer kunne skræddersyes til at frigive et reportermolekyle til at signalere steder i en struktur, der er under stress og kan føre til et strukturelt svigt.

"Vi arbejder aktivt på at udvide designet i en række retninger, at evaluere omfanget af godsfrigivelse og for udløst depolymerisering, hvilket er særligt lovende for stressamplifikation, da det tillader en enkelt udløsende hændelse at generere mange små molekyler gennem en dominoreaktion, " siger Robb.

Artiklen har titlen "Mekanisk udløst lille molekylefrigivelse fra et maskeret furfurylkarbonat."