En A * STAR se ha desarrollado un polímero con propiedades cambiantes y amplias aplicaciones. El polímero cambia entre nanopartículas núcleo-capa, aglomeraciones autoensambladas, y fragmentos degradados, dependiendo de las condiciones ambientales. Puede encontrar aplicaciones en productos de cuidado personal, agroquímicos, y nanomedicina.

Los polímeros hiperramificados en estrella se forman cuando las cadenas lineales se extienden desde un núcleo central reticulado. Las cavidades internas de estas estructuras de núcleo-capa se pueden utilizar para encapsular más pequeñas, moléculas hidrofóbicas. Los estudios indican que los fuertes enlaces químicos en estos materiales previenen la "liberación por explosión" prematura de la carga.

La naturaleza robusta de estos polímeros, sin embargo, también crea peligros ecológicos y tóxicos al final de su vida útil. Alexander Jackson del Instituto de Ciencias Químicas e Ingeniería (ICES) de A * STAR y sus colegas ahora han sintetizado polímeros hiperramificados en estrella que pueden encapsular moléculas de fármacos, y luego biodegradar en componentes más pequeños.

Jackson explica que los químicos han desarrollado varias herramientas para sintetizar polímeros degradables, uno de los cuales involucra moléculas cíclicas conocidas como acetales de ceteno. Estos compuestos se pueden abrir y enlazar en poliésteres usando la química de radicales libres. A diferencia de la polimerización por radicales convencional, este enfoque introduce enlaces carbono-oxígeno en la cadena del polímero que facilitan las reacciones de degradación.

"Las polimerizaciones radicales de apertura de anillo de acetales de ceteno cíclicos se conocen desde hace unos 30 años, ", dice Jackson." El aspecto realmente emocionante de esta investigación fue tomar esta química y combinarla con técnicas modernas utilizando cadenas de polímeros 'vivos' ".

Las polimerizaciones vivas se denominan así porque seguirán creciendo hacia el exterior tras la adición de diferentes bloques de construcción. Esto les da a los químicos un control preciso sobre la longitud y composición de la cadena, características críticas que se necesitan para dispositivos de administración avanzados.

Inicialmente, los investigadores utilizaron la polimerización de radicales vivos para preparar estructuras a base de metacrilato. Los experimentos mostraron que estos materiales podrían hincharse y contraerse reversiblemente con los cambios de pH y también cambiar entre partículas individuales y agregados a nanoescala más grandes simplemente cambiando la temperatura de la solución. Estos disparadores se utilizaron para la liberación controlada de carga hidrófoba.

Próximo, El equipo basado en A * STAR optimizó las condiciones necesarias para realizar la apertura del anillo de acetales de ceteno cíclicos simultáneamente durante la polimerización de metacrilato vivo. Esto creó un análogo degradable de la estructura inicial sensible a los estímulos.

"Usaremos este enfoque para desarrollar aún más de este tipo de polímeros, incluyendo poliestireno degradable y otros acrilatos, ", dice Jackson. Esto evitará la acumulación indeseable de estos materiales después de que hayan entregado su carga".

En la actualidad, Los científicos de ICES están ayudando a los fabricantes a ampliar las posibilidades de los materiales poliméricos reciclables con la asistencia de dos proyectos de fondos de alineación de la industria que se centran en la ingeniería de reacción y las tecnologías de encapsulación.