Een eenvoudige methode voor het kweken van niet-giftige aangroeiwerende polymeercoatings is ontwikkeld door A*STAR-onderzoekers. Dit kan leiden tot coatings die langer meegaan en geschikt zijn voor gebruik op grote oppervlakken, zoals scheepsrompen of medische hulpmiddelen.

De opbouw van micro-organismen op oppervlakken is een uitdaging voor zowel de scheepvaart als de biomedische industrie. Sommige populaire antibiofouling-polymeercoatings zijn onderhevig aan oxidatieve afbraak in zeewater, waardoor ze na verloop van tijd ineffectief worden. zwitterionische (moleculen met zowel negatieve als positieve ladingen en een netto lading van nul) polymeercoatings, die lijken op tapijten van polymeerketens, hebben de aandacht getrokken als mogelijke alternatieven, maar moet momenteel worden gekweekt in een inerte omgeving zonder water of lucht. Dit weerhoudt hen van toepassingen op grote oppervlakken.

Een team onder leiding van Satyasankar Jana van het A*STAR Institute of Chemical and Engineering Sciences heeft ontdekt hoe zwitterionische polymeercoatings in water kunnen worden gekweekt. op kamertemperatuur, en in aanwezigheid van lucht, waardoor ze op veel grotere schaal kunnen worden gebruikt.

"Het was een toevallige ontdekking, " legt Jana uit. Zijn team probeerde zwitterionische polymeercoatings te kweken, met de veelgebruikte synthesemethode genaamd atoomoverdrachtsradicaalpolymerisatie, toen ze zich realiseerden dat sommige reacties niet de verwachte producten opleverden. een amine, werkt als een ligand op de katalysator die bij de reactie wordt gebruikt, werd onverwacht gevonden aan het einde van de polymeerketens. "Het kostte wat tijd en een reeks experimenten om het mysterie [van hoe het daar kwam] te ontrafelen, ' legt Jana uit.

Reactiekinetiek observaties, nucleaire magnetische resonantiespectroscopie (NMR) en andere analyses suggereerden dat het amine de polymerisatiereactie op gang bracht via een anionisch mechanisme. Deze zogenaamde anionische polymerisaties zijn notoir intolerant voor water, methanol en lucht, maar Jana's polymeren groeiden in aanwezigheid van alle drie, waardoor het team twijfelt aan hun bevindingen. Ze wendden zich tot computermodellen om te zien wat er aan de hand was.

"Berekeningsresultaten van de dichtheidsfunctionaaltheorie bevestigden het voorgestelde anionische polymerisatiemechanisme, " zegt hij. "Dit is het allereerste voorbeeld van een anionische oplossingspolymerisatie van een vinylmonomeer in waterige media bij aërobe omgevingsomstandigheden."

Zijn team heeft deze benadering nu gebruikt om polymeercoatings te synthetiseren van vier zwitterionische monomeren en een aantal anioninitiatoren, sommige geen amines. "In de toekomst zullen we deze methode gebruiken om anti-biofouling polymeercoatings op grote oppervlakken te genereren met behulp van een spray- of dompelmethode, ", zegt Jana. Ze zijn ook van plan om de efficiëntie van deze coatings voor het voorkomen van aangroei te onderzoeken voor mariene en biomedische toepassingen.