Um polímero com propriedades mutáveis ​​e amplas aplicações foi desenvolvido na A * STAR. O polímero muda entre nanopartículas de núcleo e casca, aglomerações auto-montadas, e fragmentos degradados, dependendo das condições ambientais. Pode encontrar aplicações em produtos de cuidados pessoais, agroquímicos, e nanomedicina.

Polímeros hiper-ramificados em estrela são formados quando cadeias lineares se estendem de um núcleo reticulado central. As cavidades internas dessas estruturas de núcleo-casca podem ser usadas para encapsular menores, moléculas hidrofóbicas. Estudos indicam que as fortes ligações químicas nesses materiais impedem a 'liberação de explosão' prematura da carga.

A natureza robusta desses polímeros, Contudo, também cria riscos ecológicos e tóxicos no final de sua vida útil. Alexander Jackson do Instituto de Ciências Químicas e de Engenharia (ICES) da A * STAR e colegas já sintetizaram polímeros hiper-ramificados em estrela que podem encapsular moléculas de drogas, e então biodegradar em componentes menores.

Jackson explica que os químicos desenvolveram várias ferramentas para sintetizar polímeros degradáveis, um dos quais envolve moléculas cíclicas conhecidas como acetais de ceteno. Esses compostos podem ser abertos e ligados em poliésteres usando química de radical livre. Ao contrário da polimerização radical convencional, esta abordagem introduz ligações carbono-oxigênio na cadeia do polímero que facilitam as reações de degradação.

"Polimerizações radicais de abertura de anel de acetais cíclicos de ceteno foram compreendidas por cerca de 30 anos, "diz Jackson." O aspecto realmente emocionante desta pesquisa foi pegar essa química e combiná-la com técnicas modernas usando cadeias de polímero 'vivas'. "

As polimerizações vivas são assim chamadas porque continuarão a crescer para fora com a adição de diferentes blocos de construção. Isso dá aos químicos um controle preciso sobre o comprimento e a composição da corrente - recursos essenciais necessários para dispositivos de entrega avançados.

Inicialmente, os pesquisadores usaram a polimerização radicalar para preparar estruturas baseadas em metacrilato. Experimentos mostraram que esses materiais podem inchar e se contrair reversivelmente com mudanças no pH e também alternar entre partículas individuais e agregados em nanoescala maiores simplesmente mudando a temperatura da solução. Esses gatilhos foram usados ​​para liberação controlada de carga hidrofóbica.

Próximo, a equipe baseada em A * STAR otimizou as condições necessárias para realizar a abertura do anel de acetais cíclicos de ceteno simultaneamente durante a polimerização de metacrilato vivo. Isso criou um análogo degradável da estrutura responsiva ao estímulo inicial.

"Usaremos essa abordagem para desenvolver ainda mais desses tipos de polímeros, incluindo poliestireno degradável e outros acrilatos, "disse Jackson." Isso vai evitar o acúmulo indesejável desses materiais após a entrega da carga. "

Atualmente, os cientistas do ICES estão ajudando os fabricantes a expandir as possibilidades de materiais poliméricos recicláveis ​​com a assistência de dois projetos de fundos de alinhamento da indústria que se concentram em tecnologias de engenharia de reação e encapsulamento.