As betaínas são materiais com um grupo funcional com carga positiva e um grupo funcional com carga negativa, ligados por um espaçador de cadeia alquil. Esta combinação de grupos funcionais faz com que as betaínas atraiam água fortemente, o que os torna úteis para a retenção de água. As betaínas previnem a desidratação celular nos organismos e também desempenham um papel em algumas reações. Comercialmente, betaínas são usadas na amplificação de DNA e síntese química. Grupos de betaína podem ser incluídos em escovas de polímero, que são polímeros amarrados a uma superfície. As escovas de polímero resultantes são atraentes para uso em aplicações de lubrificação e anti-incrustantes porque os grupos de betaína hidratada evitam a adesão de outros materiais. Contudo, os estados de hidratação das escovas de polímero ainda são pouco conhecidos.

É conhecido que o comprimento do espaçador da cadeia alquílica entre os grupos funcionais carregados em uma betaína afeta seu estado de hidratação. Uma colaboração japonesa liderada pela Universidade de Kyushu investigou recentemente os efeitos do comprimento do espaçador de grupo carregado de betaínas em escovas de polímero em seu estado de hidratação para fornecer uma imagem mais clara da relação entre a estrutura e as propriedades desses materiais.

Os pesquisadores primeiro sintetizaram uma série de escovas de polímero contendo espaçadores de cadeia de alquil de diferentes comprimentos em pastilhas de silício. As escovas de polímero foram então caracterizadas por uma série de técnicas. Em particular, a refletividade de nêutrons foi usada para investigar os estados de hidratação das escovas de polímero. Os resultados da caracterização em pincel de polímero revelaram que apenas alguns parâmetros dependiam do comprimento do espaçador da cadeia alquílica. A absorção de água pelas escovas de polímero expostas à água ou ao ar úmido não depende do comprimento do espaçador da corrente.

"Descobrimos que as escovas de polímero incharam com o ar úmido e água porque a hidratação dos grupos de betaína carregados levou à diminuição da energia livre interfacial entre a água e as escovas, "diz Yuji Higaki, professor assistente no Instituto de Química e Engenharia de Materiais da Universidade de Kyushu (IMCE) / Instituto Internacional de Pesquisa de Energia Neutra em Carbono (WPI-I2CNER).

"Nossos resultados revelam como o comprimento do espaçador de grupo carregado de betaínas modula a interação de escovas de polímero com água, "afirma o líder da equipe Atsushi Takahara, professor do IMCE e WPI-I2CNER.

Os resultados da equipe devem auxiliar no desenvolvimento de superfícies lubrificantes e anti-incrustantes para uso em ambientes marinhos ou em condições fisiológicas.

O artigo "Efeito do comprimento do espaçador de grupo carregado no estado de hidratação em escovas de poli (sulfobetaína) zwitteriônica" foi publicado recentemente em Langmuir .