Dalla plastica ai vestiti al DNA, i polimeri sono ovunque. I polimeri sono materiali altamente versatili costituiti da lunghe catene di unità ripetitive chiamate monomeri. I polimeri contenenti complessi metallici sulle loro catene laterali hanno un enorme potenziale come materiali ibridi in una varietà di campi. Questo potenziale aumenta solo con l'inclusione di più specie metalliche nei polimeri. Ma i metodi convenzionali di fabbricazione di polimeri con complessi metallici non sono appropriati per la costruzione di polimeri multimetallici, perché il controllo della composizione delle specie metalliche nel polimero risultante è complesso.

Di recente, un gruppo di ricerca, guidato dal professore assistente Shigehito Osawa e dal professor Hidenori Otsuka dell'Università delle scienze di Tokyo, ha proposto un nuovo metodo di polimerizzazione in grado di superare questa limitazione. Il Dr. Osawa spiega:"Il metodo usuale per preparare tali complessi è progettare un polimero con ligandi ('ossature' molecolari che uniscono altre specie chimiche) e quindi aggiungere le specie metalliche per formare complessi su di esso. Ma ogni metallo ha un diverso affinità di legame con il ligando, il che rende complicato il controllo della struttura risultante. Considerando i monomeri polimerizzabili con complessi di diverse specie metalliche, possiamo controllare efficacemente la composizione del copolimero risultante".

Lo studio è stato reso disponibile online il 1 aprile 2022 e pubblicato nel volume 58, numero 34 di Comunicazioni chimiche il 30 aprile 2022.

Quando i monomeri che compongono un polimero sono polimeri stessi, il polimero viene chiamato copolimero. Per il loro studio, gli scienziati hanno progettato un monomero di dipicolilamina acrilato (DPAAc). Il DPA è stato scelto perché è un eccellente legante metallico ed è stato utilizzato in varie applicazioni biochimiche. Hanno quindi polimerizzato DPAAc con zinco (Zn) e platino (Pt) per formare due catene polimeriche con complessi metallici:DPAZn(II)Ac e DPAPt(II)Ac. Hanno quindi copolimerizzato i due monomeri. Hanno scoperto che non solo potevano creare con successo un copolimero, ma che potevano anche controllarne la composizione metallica variando la composizione di alimentazione dei monomeri.

Quindi hanno applicato questo copolimero come elemento costitutivo per fabbricare nanoparticelle utilizzando l'acido desossiribonucleico plasmide (DNA) come modello. Il DNA plasmidico è stato scelto come modello perché è noto che i due monomeri costituenti si legano ad esso. La formazione dei complessi polimeri di nanoparticelle risultanti con il DNA (poliplessi) è stata confermata mediante microscopia elettronica a tunneling a scansione ad alta risoluzione e spettroscopia a raggi X a dispersione di energia.

Questa tecnica, ora una tecnologia in attesa di brevetto, può essere estesa a un nuovo metodo per la fabbricazione di nanomateriali intermetallici. "È noto che i nanomateriali catalitici intermetallici presentano vantaggi significativi rispetto ai nanomateriali contenenti solo una singola specie metallica", afferma il dott. Osawa.

I poliplessi formati nello studio sono molecole che legano il DNA, il che indica che potrebbero essere utilizzate per sviluppare farmaci antitumorali e portatori di geni. Il metodo di fabbricazione proposto porterà anche a progressi nella catalisi che si allontanano dai metalli preziosi come il platino. "Questi copolimeri multimetallici possono fungere da mattoni per futuri complessi metallici macromolecolari di molte varietà", conclude il dott. Osawa. + Esplora ulteriormente

Controllo della lunghezza dei polimeri supramolecolari