Caltech-wetenschappers hebben een nieuw soort polymeer ontwikkeld dat een chemische lading kan dragen als onderdeel van zijn moleculaire structuur en deze kan vrijgeven als reactie op mechanische stress. Het chemische systeem dat ze hebben ontwikkeld, zou ooit kunnen worden gebruikt om medische implantaten te maken die medicijnen in het lichaam kunnen afgeven wanneer ze worden geactiveerd door zoiets als ultrasone golven, ze zeggen.

In een nieuw artikel gepubliceerd in het nummer van 13 september van het Tijdschrift van de American Chemical Society , Universitair docent chemie Maxwell Robb en onderzoekers in zijn lab beschrijven het polymeer dat ze hebben ontwikkeld en de reactie die het payload-systeem mogelijk maakt.

Het nieuwe materiaal bestaat uit een set polymeerketens die aan het laadsysteem zijn bevestigd, het creëren van een mechanisch gevoelige eenheid genaamd een mechanofoor. Een zogenaamde cascadereactie werpt de nuttige lading uit het polymeer. In simpele termen, kracht uitgeoefend op het polymeer zorgt ervoor dat zwakke bindingen in de mechanofoor breken, een onstabiel tussenmolecuul uitspuugt dat onmiddellijk afbreekt om de bijgevoegde lading vrij te geven.

In hun krant de auteurs tonen de afgifte van een cumarinekleurstof aan, een organisch molecuul met nuttige eigenschappen, maar ze zeggen dat het polymeer kan worden aangepast om een ​​verscheidenheid aan moleculen vrij te maken, inclusief die met therapeutische kwaliteiten.

Een materiaal dat op commando medicijnen kan vrijgeven zou kunnen worden gebruikt om bepaalde medische aandoeningen nauwkeuriger te behandelen; bijvoorbeeld, een kankertherapie zou een medicijn rechtstreeks aan het beoogde doelwit kunnen leveren.

"De algemeenheid van dit nieuwe platform is uniek omdat het toelaat, in principe, de mechanisch geactiveerde afgifte van een breed scala aan ladingmoleculen, ' zegt Robbe.

Het systeem dat Robb en zijn collega's hebben ontwikkeld, kan ook voor andere doeleinden worden aangepast. Hij zegt dat het mogelijk is om een ​​polymeer te maken dat depolymeriseert - of volledig afbreekt in kleine moleculen - wanneer het wordt blootgesteld aan stress. Alternatief, een polymeer zou kunnen worden aangepast om een ​​reportermolecuul af te geven om locaties in een structuur te signaleren die onder spanning staan ​​en tot structureel falen kunnen leiden.

"We zijn actief bezig om het ontwerp in een aantal richtingen uit te breiden, om de reikwijdte van ladingvrijgave te evalueren en voor geactiveerde depolymerisatie, wat vooral veelbelovend is voor stressversterking, omdat het een enkele triggerende gebeurtenis mogelijk maakt om veel kleine moleculen te genereren via een dominoreactie, ' zegt Robbe.

Het artikel is getiteld "Mechanically Triggered Small Molecule Release from a Masked Furfuryl Carbonate."