Polimerowy nośnik-szkielet z pamięcią kształtu

nano

Naukowcy z Chin opracowali polimer z pamięcią kształtu, do którego można przyłączać różne typy nanocząsteczek. Zniekształcony polimer wraca do poprzedniego kształtu poprzez zanurzenie w wodzie.

Materiały stworzone w nanoskali często oferują inne właściwości, niż te budowane w mikro lub makroskali. Kompozyty projektowane obecnie w wielu przypadkach łączą te właściwości poprzez zastosowanie cząstek w rozmiarach nano i mikro. Shu-Hong Yu wraz z kolegami z University of Science and Technology w Chinach stworzył prosty polimer z pamięcią kształtu, który może służyć jako nośnik dla wielu funkcjonalnych nanocząstek.

Polimerem tym jest chitozan – substancja organiczna, polisacharyd, pochodna chityny. Roztwór chitozanu przygotowano poprzez rozpuszczenie proszku chitozanu w 50 ml wodnego roztworu kwasu octowego. Następnie roztwór wlano do formy z silikonowej gumy, umieszczonej na szczycie stalowego pręta chłodzonego ciekłym azotem. Kształt polimerowego nośnika był regulowany poprzez użycie form o odmiennych kształtach. Niska temperatura powodowała tworzenie się chitozanowych łańcuchów polimerowych, które w efekcie stanowiły nierozpuszczalną i wytrzymałą gąbkę. Tak zamrożone próbki zostały poddane liofilizacji (procesowi polegającemu na usunięciu wody z zamrożonego materiału na drodze sublimacji lodu – z pominięciem przejścia w stan ciekły).

Szkielet chitozanowy wprowadzony do roztworu z nanocząsteczkami zostaje nimi pokryty i pęcznieje poprzez oddziaływania elektrostatyczne. Różnorodność nanocząstek, które mogą być przyłączone do szkieletu 3D z pamięcią kształtu, stwarza możliwość powstania kompozytów o odmiennych cechach np. magnetyzmem (Fe3O4) czy właściwościami przeciwbakteryjnymi (nanocząstki srebra). Mogą powstać także wielofunkcyjne materiały poprzez dodanie dwóch typów nanocząstek jednocześnie. Nie ma znaczenia ile razy szkielet będzie złożony – jeśli zostanie umieszczony w wodzie powróci do pierwotnego kształtu.

Naukowcy do pokrycia chitozanowego rusztowania wykorzystali m.in. nanocząsteczki Fe3O4 (za pomocą reakcji wysokotemperaturowej hydrolizy), koloidalne nanocząstki złota i srebra, nanorurki węglowe (rozpuszczalne w wodzie poprzez chemiczne utlenienie), nanodruty z Ag i Te, stabilne wodne dyspersje grafitowe oraz rozpuszczalne w wodzie kropki kwantowe CdTe.

Jinsong Leng, ekspert w dziedzinie inteligentnych materiałów z Harbin Institute of Technology w Chinach, podkreśla – Materiały z pamięcią kształtu, oraz możliwością montażu dodatkowych cząstek, będą odgrywać ważną rolę przy tworzeniu inteligentnych materiałów i samoorganizacyjnych struktur.

Zespół pod kierownictwem Shu-Hong Yu pracuje obecnie nad przyłączeniem grafenu i nanodrutów do chitozanowego szkieletu, aby wytworzyć jeszcze bardziej zaawansowane nanokompozyty.

Źródło:
[1] A shape-memory scaffold for macroscale assembly of functional
nanoscale building blocks. Huai-Ling Gao, Yang Lu, Li-Bo Mao, Duo An, Liang Xu, Jun-Tong Gu, Fei Long and Shu-Hong Yu.
[2] http://www.rsc.org/suppdata/mh/c3/c3mh00040k/c3mh00040k.pdf | 11.09.2013
[3] Nano-structure of epoxy sealant by Bo Chen (UCL Chemistry), flickr.com, CC BY 2.0

Dodaj pierwszy komentarz

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *