Bilim İnsanları Şeker Bazlı Polimer Sınıfı Geliştirdiler
Bozunabilen, biyo-bazlı polimerler, kimyasal geri dönüşüm için seçenekler sunar ve faydalı molekülleri depolamak ve serbest bırakmak için bir araç olabilirler. Bilim insanları, asit hidrolizi yoluyla parçalanabilen bir şeker bazlı polimer sınıfı geliştirdiler.
Araştırmacılar ayrıca, polimerin bozunmasından sonra ayrılmak üzere tasarlanmış “cargo” moleküllerini polimere entegre ettiler. Angewandte Chemie dergisinde yayınlanan araştırmaya göre parçalanabilen, cargo-bearing polimerler tıp alanında ve sensör uygulamaları için oldukça önemlidir.
Çoğu plastik, doğal bozulma süreçlerine direnir bunun sonucu olarak çevrede biriken plastiklerin kirliliği arttırması, bozunabilir plastikler için bir çağrıya yol açmıştır.
Bu tür malzemeler, kimyasal reaksiyonların polimer bağlarını parçaladığı kimyasal geri dönüşüm işlemlerine tabi tutulabilir. Endüstri daha sonra monomerleri kurtarır ve onları yeniden polimerizasyona tabi tutar veya ortaya çıkan küçük molekülleri daha sonraki reaksiyonlar için yararlı yapı taşları olarak toplar. Bununla birlikte bozunur polimerler, daha ayrıntılı bir polimer tasarımı gerektirir. Polimer yapı blokları arasındaki bağlantılar, kimyasal veya enzimatik işlemlere duyarlı olmalıdır. Ek olarak, sürdürülebilir polimerler, biyo bazlı hammaddelerden yapılmalıdır.
Güney Kore Seul Ulusal Üniversitesi’nden Tae-Lim Choi ve meslektaşları, ksiloz bazlı monomerlerden yüksek kaliteli polimerler üretmenin bir yolunu buldular. Ksiloz, bitki hücre duvarlarında bulunan bir şekerdir. Kullandıkları yöntem, bağlayıcı grupların eklenmesi dahil olmak üzere ksiloz bazlı monomerlerin hazırlanmasını ve monomerlerin kademeli metatez polimerizasyonu adı verilen bir polimerizasyon işleminde reaksiyona sokulmasını içerir.
Araştırmacılar, bu tür plastik malzemelerin parçalanabilir olup olmadığını test etmek için ksiloz bazlı polimerleri, kimyasal geri dönüşüm prosedürlerinde yaygın olarak kullanılan bir işlem olan hidroklorik asit ile işlemden geçirdiler.
Araştırmacılar, bozunabilirliğin bağlantı türüne bağlı olduğunu tespit etti. Polimer karbon atomundan yapılmış bir bağ içeriyorsa polimerin hidrolize direndiği ancak nitrojen veya oksijen atomları ile yapılan bağlar olduğunda ani bozunmaların olduğunu tespit ettiler.
Azot bazlı bir bağa sahip polimerler, pirrol adı verilen bileşiklerle sonuçlanırken, oksijenle yapılanlar furanlar üretti. Piroller ve furanlar doğada bol miktarda bulunan bileşiklerdir. Ancak araştırmacılar, “Furan türevlerinin geniş bir biyolojik aktiviteye sahip olduğu biliniyor ve bu polimerik malzemeler için uygulama alanları belirlenirken dikkate alınması gerekiyor” dediler.
Blok kopolimerlerde, daha kısa polimer şeritlerin farklı “blokları” birbirine bağlanır. Buna göre blok kopolimerler, tekli blokların özelliklerinden kaynaklanan özelliklere sahiptirler. Birçok fonksiyonel malzeme blok kopolimerlerle yapılabildiğinden yazarlar, bozunmayan bağlara sahip bloklar içeren ksiloz bazlı blok kopolimerlerin de asit muamelesiyle parçalanacağını test ettiler.
Yazarlar, “24 saat sonra, karbon bağı içeren blok da neredeyse tamamen küçük moleküllere indirgendi, sadece çok az oligomerik malzeme kaldı.” diye bildirdiler.
Araştırmacılar ayrıca polimerlere küçük muhabir molekülleri entegre ettiler. Polimerlerin oksijen bağları ile asit hidrolizi, sonradan bir haberci molekül olarak para-nitrofenol salan furan türevleri üretti. Choi: “Bu tip cargo molecules, salınımın kolayca ölçülmesini sağlar. Ancak, serbest bırakılmalarından sonra çeşitli işlevler uygulayan diğer bileşiklerle ikame edilebilir” dedi.
Kaynak: azom.com
