Fluorescerende teknik bringer ældningspolymerer frem i lyset

Det moderne samfund er afhængig af polymerer, såsom polypropylen eller polyethylenplast, til en lang række applikationer, fra madbeholdere til bildele til medicinsk udstyr. Imidlertid, ligesom mennesker, polymerer alder, og når de gør det, materialerne bliver tilbøjelige til at revne eller knække. Nu, forskere rapporterer i ACS Central Science har udviklet en metode til at visualisere variationer i polymerer, der opstår med alderen.

Varme, sollys, ilt og fugtighed kan alle få polymerer til at forringes over tid. På tidlige stadier, polymerkæder går i stykker, producere funktionelle grupper, såsom hydroxylgrupper, og generering af frie radikaler, der fremskynder aldringsprocessen. Forskere har udviklet metoder til at studere mere avancerede tegn på polymeraldring, men disse teknikker giver ikke et mikroskopisk 3D-billede, og de fleste er ikke følsomme nok til at opdage tidlig aldring. Rui Tian, Chao Lu og kolleger ønskede at finde en måde at visualisere aldringsprocessen af ​​polypropylen og polyethylenpolymerer i 3D. En sådan teknik kan bruges til at detektere ældede polymerer, så de kan repareres eller udskiftes med nye dele, før de fejler.

Forskerne baserede deres metode på et kommercielt tilgængeligt fluorescerende farvestof, kaldet DBPA, der specifikt kan binde sig til hydroxylgrupper i polymerer, når kæderne brydes. Teamet opvarmede et tyndt stykke polypropylen eller polyethylen ved 140 F og gennemblødte derefter plasten i en DPBA -opløsning for at farve de ældede steder med hydroxylgrupper. Da forskerne observerede arkene under et konfokalt mikroskop, de fandt ud af, at de ældste steder i polymererne - som afsløret af de fluorescensmærkede hydroxylgrupper - blev dybere, bredere og hyppigere med tiden. Metoden opdagede hurtigere polymeraldring, når pladerne blev udsat for højere temperaturer. Så vidt forskerne ved, fluorescerende teknik er den første, der følsomt kan overvåge polymerens ældning i 3-D, som vil hjælpe med at identificere forringede polymerer på de tidligste stadier.