Questo è il primo rapporto in assoluto sulle sintesi di poliimmidi idrosolubili che derivano da risorse a base biologica, mostrando un'elevata trasparenza, resistenza meccanica regolabile e la più alta termoresistenza nei polimeri idrosolubili.

I polimeri solubili in acqua sono di grande interesse in molte aree dei materiali morbidi. Questi materiali morbidi sono stati ampiamente utilizzati in applicazioni relative a soluzioni acquose, come i disperdenti, agenti di aggregazione, addensanti, idratanti, leganti, e idrogel. Con l'aumento della consapevolezza globale sulle preoccupazioni ambientali, è stata evidenziata l'importanza dei materiali idrosolubili e quindi i ricercatori hanno ampliato le loro finestre di applicazione all'elettronica, rivestimenti funzionali, adesivi avanzati e materiali biomedici. La maggior parte dei polimeri naturali come i polisaccaridi, polipeptidi, o loro derivati ​​sono idrosolubili mentre sono disponibili anche polimeri sintetici idrosolubili come poli(ossido di etilene), alcool polivinilico), poliacrilati, poliacrilammide, e loro derivati. Però, i polimeri idrosolubili convenzionali hanno applicazioni limitate a causa delle loro basse temperature di distorsione termica (ca. 200 °C).

D'altra parte, polimeri che presentano una stabilità termica ultraelevata, come le poliimmidi, possiedono scarsa solubilità. In letteratura ci sono poche strategie efficaci di ingegneria molecolare per la progettazione di poliimmidi con caratteristiche di solubilità in acqua a causa della rigida struttura polimerica e robuste interazioni intercatena, che quindi limita la processabilità e la funzionalizzazione post-polimerizzazione. La precisa ingegneria molecolare indotta nella struttura portante della poliimmide attraverso monomeri multifunzionali potrebbe rappresentare una caratteristica rivoluzionaria nello sviluppo di polimeri idrosolubili con stabilità termica ultraelevata.

Qui abbiamo riportato la preparazione di una nuova diammina 4, acido 4'-diammino truxillico come fotodimero di amminoacido bio-derivato, acido 4-aminocinnamico, con una serie di dianidridi. L'articolo dimostra che una plastica super-ingegneristica con proprietà termomeccaniche molto elevate con gruppi di acidi carbossilici non protetti può essere utilizzata per facilitare la solubilità in acqua nel polimero. La biopoliimmide sintetizzata è stata trattata con idrossido di metallo alcalino (o idrossido di ammonio) per produrre sali di biopoliimmide. I risultanti sali di biopoliimmide sono stati disciolti in acqua per dare una soluzione otticamente limpida. La reazione di scambio ionico tra catione monovalente con catione multivalente o con protone ha portato alla formazione di biopoliimmide insolubile. È stato riscontrato che le temperature di degradazione dei sali di biopoliimmide mantengono temperature molto elevate (quasi 366 ° C), che è molto più alto dei polimeri solubili in acqua convenzionali.

Per di più, è stato osservato che il film autoportante di sale di biopoliimmide mostrava un'elevata trasparenza e un'interessante tendenza a una maggiore dimensione cationica dello ione metallico che produceva un film più elastico. In altre parole, il cambiamento nella dimensione del catione offre l'opportunità di una regolazione precisa delle proprietà di trazione. Le biopoliimmidi solubili in acqua sintetizzate sono elementi costitutivi attraenti per materiali morbidi e possono essere utilizzate per applicazioni speciali come la somministrazione di farmaci, polichelatogeni ecc. Uno studio preliminare su poliuree e poliammidi seguendo una strategia simile ha portato anche all'induzione di caratteristiche di solubilità in acqua, che indica l'ampia versatilità di questa metodologia building block.

Il professor Tatsuo Kaneko di JAIST conclude, "Io e il dottor Sumant Dwivedi abbiamo sviluppato il processo di ideazione e poi abbiamo condotto esperimenti con studenti e ricercatori molto laboriosi per sintetizzare questi meravigliosi materiali con plausibili applicazioni a base d'acqua, come rivestimenti, dispositivo biomedico ecc."