I ricercatori di A*STAR hanno sviluppato un metodo semplice per la coltivazione di rivestimenti polimerici antivegetativi non tossici. Ciò potrebbe portare a rivestimenti più durevoli adatti per l'uso su grandi superfici, come scafi di navi o dispositivi medici.

L'accumulo di microrganismi sulle superfici rappresenta una sfida sia per l'industria navale che per quella biomedica. Alcuni popolari rivestimenti polimerici antibiofouling sono soggetti a degradazione ossidativa in acqua di mare, che li rende inefficaci nel tempo. Rivestimenti polimerici zwitterionici (molecole con cariche sia negative che positive e una carica netta pari a zero), che assomigliano a tappeti di catene polimeriche, hanno attirato l'attenzione come potenziali alternative, ma attualmente deve essere coltivato in un ambiente inerte senza acqua né aria. Ciò preclude loro le applicazioni su vasta area.

Un team guidato da Satyasankar Jana presso l'A*STAR Institute of Chemical and Engineering Sciences ha scoperto come coltivare rivestimenti polimerici zwitterionici in acqua, a temperatura ambiente, e in presenza di aria, che permetterebbe loro di essere utilizzati su una scala molto più ampia.

"È stata una scoperta fortuita, " spiega Jana. Il suo team stava tentando di coltivare rivestimenti polimerici zwitterionici, con il metodo di sintesi ampiamente utilizzato chiamato polimerizzazione radicalica a trasferimento atomico, quando si sono resi conto che alcune reazioni non stavano dando i prodotti attesi. un'ammina, agendo da legante sul catalizzatore utilizzato nella reazione, è stato trovato inaspettatamente alla fine delle catene polimeriche. "Ci è voluto del tempo e una serie di esperimenti per svelare il mistero [di come ci sia arrivato], "Spiega Jana.

osservazioni cinetiche di reazione, spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR) e altre analisi hanno suggerito che l'ammina ha dato il via alla reazione di polimerizzazione tramite un meccanismo anionico. Queste cosiddette polimerizzazioni anioniche sono notoriamente intolleranti all'acqua, metanolo e aria ma i polimeri di Jana crescevano in presenza di tutti e tre, facendo dubitare della loro scoperta. Si sono rivolti a modelli di computer per vedere cosa stava succedendo.

"I risultati del calcolo della teoria del funzionale della densità hanno confermato il meccanismo di polimerizzazione anionica proposto, " dice. "Questo è il primo esempio in assoluto di una polimerizzazione in soluzione anionica di un monomero vinilico in mezzi acquosi in condizioni aerobiche ambientali".

Il suo team ha ora utilizzato questo approccio per sintetizzare rivestimenti polimerici da quattro monomeri zwitterionici e un certo numero di iniziatori anionici, alcuni non ammine. "In futuro utilizzeremo questa metodologia per generare rivestimenti polimerici anti-biofouling su ampie superfici utilizzando un metodo a spruzzo o ad immersione, " dice Jana. Hanno anche in programma di studiare l'efficienza di prevenzione delle incrostazioni di questi rivestimenti per applicazioni marine e biomediche.