Een onderzoek van de Universiteit van Notre Dame heeft uitgewezen dat de eigenschappen van een materiaal dat gewoonlijk wordt gebruikt om geleidende of beschermende films te maken en medicijnverbindingen in te kapselen - en de omstandigheden waarin dit materiaal zal uiteenvallen om dat medicijn vrij te geven - anders kunnen zijn dan aanvankelijk werd gedacht.

Gepubliceerd in de Tijdschrift van de American Chemical Society , de studie was gericht op het identificeren van de omstandigheden waaronder polyelektrolytcomplexen, of PEC's, zou monteren en gemonteerd blijven. De onderzoekers vonden nieuwe, belangrijke verschillen tussen sterke en zwakke PEC's.

"Het mechanisme van zwakke PEC's is totaal anders dan dat van sterke PEC's, " zei Jonathan Whitmer, assistent-professor bij de afdeling Chemische en Biomoleculaire Engineering en hoofdonderzoeker van het onderzoek. "Tijdens ons onderzoek we ontdekten dat wanneer elk van de zwakke polyelektrolyten samenkwam in een oplossing, de aanwezigheid van een tegengesteld geladen polymeer resulteerde in een sterke pKa-verschuiving, waardoor beide polyelektrolyten sterk geladen worden en stabiel blijven. Integendeel, pH heeft relatief weinig invloed op de lading en assemblage van sterke PEC's, waarvan de sterke binding aan zoutionen het grootste deel van hun assemblage bepaalt."

Zwakke PEC's zijn voor veel toepassingen onderzocht, inclusief als materiaal om capsules te maken die medicijnen bevatten. Zwakke PEC's hebben een uniek vermogen om te binden en los te laten in bepaalde omgevingen, maar het team van Whitmer ontdekte dat de pH de algehele samenstelling van zwakke PEC's beïnvloedde, evenals de omstandigheden waarin deze materialen kunnen vrijkomen.

"Deze studie verandert ons perspectief op de vorming van zwakke PEC's en hoe dit materiaal kan worden gebruikt volledig, " zei Whitmer, een aangesloten lid van NDnano. "Deze studie wijst niet alleen op fysieke mechanismen die ons in staat zullen stellen betere PEC's te ontwikkelen, maar het heeft ook het potentieel om te verbeteren hoe dit materiaal kan worden gebruikt in de industrie, inclusief het 'slim' inkapselen en afleveren van medicijnen, dunne geleidende materialen en beschermende coatings."

Bij het uitvoeren van de studie, Whitmer en zijn team ontwikkelden ook een nieuw simulatie-algoritme. Met dit algoritme konden de onderzoekers bepaalde aspecten van zwakke PEC's analyseren die voorheen niet mogelijk waren, inclusief de juiste replicatie van oplossingsvoorwaarden.