Nedbrydelige sukkerbaserede polymerer kan lagre og frigive nyttig molekylær fragt

Nedbrydeligt, biobaserede polymerer tilbyder muligheder for kemisk genbrug, og de kan være et redskab til at lagre og frigive nyttige molekyler. Forskere har udviklet en klasse af sukkerbaserede polymerer, der er nedbrydelige gennem syrehydrolyse. Forskerne integrerede også "fragt" -molekyler i polymeren, som er designet til at dele sig efter polymer nedbrydning. Nedbrydeligt, lastbærende polymerer er vigtige for medicinske og sensoriske applikationer, siger undersøgelsen offentliggjort i tidsskriftet Angewandte Chemie .

De fleste plastik modstår naturlige nedbrydningsprocesser. Følgelig, stigende forurening af miljøet med plast har ført til en opfordring til nedbrydeligt plast. Sådanne materialer kan udsættes for kemiske genbrugsprocesser, hvor kemiske reaktioner nedbryder polymerbindinger. Industrien genopretter derefter enten monomerer og genudsætter dem for polymerisering, eller det samler de resulterende små molekyler som nyttige byggesten til yderligere reaktioner.

Imidlertid, nedbrydelige polymerer kræver et mere detaljeret polymerdesign. Forbindelserne mellem polymerens byggesten bør være følsomme over for kemiske eller enzymatiske behandlinger. Ud over, bæredygtige polymerer bør laves af biobaseret råstof.

Tae-Lim Choi og kolleger fra Seoul National University, Sydkorea, har fundet en måde at producere polymerer af høj kvalitet ud fra xylosebaserede monomerer. Xylose er et sukker, der findes i plantens cellevægge. Den metode, de bruger, involverer fremstilling af de xylosebaserede monomerer, herunder vedhæftning af linkergrupper, og omsætning af monomerer i en polymerisationsproces kaldet kaskademetesepolymerisation.

For at teste, om sådanne plastmaterialer er nedbrydelige, forskerne behandlede de xylosebaserede polymerer med saltsyre, en behandling, der almindeligvis findes i kemiske genbrugsprocedurer. Forskerne fandt ud af, at nedbrydeligheden afhang af forbindelsestypen. Hvis polymeren indeholdt en forbindelse fremstillet af et carbonatom, polymeren modstod hydrolyse, men forbindelser med nitrogen- eller oxygenatomer førte til øjeblikkelig nedbrydning.

Polymerer med en nitrogenbaseret binding resulterede i forbindelser kaldet pyrroler, der henviser til, at dem fremstillet med ilt producerede furaner. Pyrroler og furaner er begge rigelige, naturligt forekommende forbindelser. Imidlertid, forskerne rådgiver pleje:"Furanderivater er kendt for at have en bred vifte af biologisk aktivitet, der bør tages i betragtning ved identifikation af anvendelser for disse polymere materialer, " de sagde.

I blokcopolymerer, forskellige "blokke" af kortere polymertråde er knyttet til hinanden. Derfor, blokcopolymerer har egenskaber, der stammer fra de af de enkelte blokke. Da mange funktionelle materialer kan fremstilles med blokcopolymerer, forfatterne testede, om xylosebaserede blokcopolymerer indeholdende blokke med ikke-nedbrydelige bindinger også ville gå i opløsning ved syrebehandling. De gjorde. "Efter 24 timer, også den blokbindeholdige blok blev næsten fuldstændig nedbrudt til små molekyler, med kun lidt oligomert materiale tilbage, "rapporterede forfatterne.

Forskerne integrerede også små reportermolekyler i polymererne. Syrehydrolyse af polymererne med oxygenbindinger producerede furanderivater, som efterfølgende frigav para-nitrophenol som et reportermolekyle. "Denne type gods muliggør let kvantificering af frigivelse. Dog kan det kan erstattes med andre forbindelser, som udøver forskellige funktioner efter deres frigivelse, "Siger Choi.