Las betaínas son materiales con un grupo funcional cargado positivamente y un grupo funcional cargado negativamente unidos por un espaciador de cadena de alquilo. Esta combinación de grupos funcionales hace que las betaínas atraigan fuertemente el agua, lo que los hace útiles para la retención de agua. Las betaínas previenen la deshidratación celular en los organismos y también juegan un papel en algunas reacciones. Comercialmente, las betaínas se utilizan en la amplificación del ADN y la síntesis química. Los grupos de betaína se pueden incluir en cepillos de polímero, que son polímeros que están atados a una superficie. Los cepillos de polímero resultantes son atractivos para su uso en aplicaciones de lubricación y antiincrustantes porque los grupos betaína hidratados evitan la adhesión de otros materiales. Sin embargo, los estados de hidratación de los cepillos de polímero todavía se conocen poco.

Se sabe que la longitud del espaciador de la cadena de alquilo entre los grupos funcionales cargados en una betaína afecta su estado de hidratación. Una colaboración japonesa dirigida por la Universidad de Kyushu investigó recientemente los efectos de la longitud del espaciador de grupo cargado de betaínas en cepillos de polímero sobre su estado de hidratación para proporcionar una imagen más clara de la relación entre la estructura y las propiedades de estos materiales.

Los investigadores sintetizaron primero una serie de cepillos de polímero que contenían espaciadores de cadena de alquilo de diferentes longitudes en obleas de silicio. A continuación, los cepillos de polímero se caracterizaron mediante una variedad de técnicas. En particular, La reflectividad de neutrones se utilizó para sondear los estados de hidratación de los cepillos de polímero. Los resultados de la caracterización con cepillo de polímero revelaron que solo algunos parámetros dependían de la longitud del espaciador de la cadena de alquilo. La absorción de agua por los cepillos de polímero expuestos al agua o al aire húmedo no dependió de la longitud del espaciador de la cadena.

"Descubrimos que los cepillos de polímero se hincharon en aire húmedo y agua porque la hidratación de los grupos de betaína cargados condujo a la disminución de la energía libre interfacial entre el agua y los cepillos, "dice Yuji Higaki, profesor asistente en el Instituto de Química e Ingeniería de Materiales (IMCE) de la Universidad de Kyushu / Instituto Internacional para la Investigación de Energía Neutra en Carbono (WPI-I2CNER).

"Nuestros hallazgos revelan cómo la longitud del espaciador del grupo cargado de las betaínas modula la interacción de los cepillos de polímero con el agua, "afirma el líder del equipo Atsushi Takahara, profesor en IMCE y WPI-I2CNER.

Los resultados del equipo deberían ayudar al desarrollo de superficies lubricantes y antiincrustantes para su uso en entornos marinos o en condiciones fisiológicas.

El artículo "Efecto de la longitud del espaciador del grupo cargado en el estado de hidratación en cepillos de poli (sulfobetaína) de ion híbrido" se publicó recientemente en Langmuir .