Zespół badaczy z dziedziny chemii na University of Melbourne w Australii odkrył nową prostą metodę syntezy cienkich warstw przy użyciu kwasu taninowego (taniny) oraz jonów żelaza. W pracy opublikowanej w Journal Science naukowcy opisali sposób w jaki dodają taninę oraz jony żelaza do wodnego roztworu doprowadzając do reakcji, w wyniku której w sposób spontaniczny osadza się cienka warstwa.
Kwas taninowy jest jednym z wielu związków z rodziny pochodnych fenoli, będącym materiałem biologicznym zbudowanym głównie z glukozy i 10 cząsteczek kwasu galusowego. Przykładami związków z rodziny fenoplastów są także: lignina jako lepiszcze występujące w drewnie, oraz melanina którą możemy odnaleźć w ludzkiej skórze. Kwas taninowy czy też tanina występuje w winie, a jej własności wykorzystywano już kilka wieków temu do garbowania skór zwierzęcych dlatego nazywana jest kwasem garbnikowym. Jednakże badacze z Melbourne postanowili skorzystać z naturalnej zdolności taniny do pokrywania powierzchni w zupełnie inny sposób.
Tradycyjna garbarnia korzystająca w sposób często “nieświadomy” z kwasu taninowego.
Kiedy kwas taninowy jest zmieszany z wodą tworząc roztwór, posiada skłonność do pokrywania powierzchni czyli adsorpcji do ciała stałego np metali, polimerów, ceramiki a nawet wirusów. Aby sprawdzić to zjawisko, naukowcy dodali do odpowiednio spreparowanego roztworu jony żelaza, a następnie zauważyli że dodane jony zostały otoczone przez cząsteczki kwasu tworząc cienką warstwę na ich powierzchni. Następnie badacze dodawali inne rodzaje materiałów i okazało się że kompleks żelaza pokrytego kwasem taninowym jest w stanie pokryć równie skutecznie i szybko dodaną do roztworu inkluzję. Wynikiem jaki uzyskali naukowcy dla małych cząsteczek było utworzenie kapsułek w otoczce kompozytu tanina-żelazo. Zespół chemików odkrył również kolejną ważną własność tego układu, bowiem przez zmianę poziomu pH roztworu w którym znajduje się powłoka może dysocjować samoistnie.
Z pewnością istniejące już inne techniki tworzenia takich kapsułek są efektywniejsze, ale za to są drogie oraz żmudne. Nowe sposób tworzenia powłok są bardzo ważnym aspektem producentów branży medycznej, oraz do zastosowań w ratowaniu życia ludzkiego. Nie jest trudno wyobrazić sobie kapsułki magazynujące lekarstwo w oparciu o pomysł badaczy z Australii. Główną zaletą takiego rozwiązania jest to że kapsułki rozpuszczą się wtedy, gdy trafią do części ciała ludzkiego o pH odpowiednim do ich rozpadu, co pozwala na docelowe precyzyjne leczenie.
Źródła:
[1] One-Step Assembly of Coordination Complexes for Versatile Film and Particle Engineering, Science 12 July 2013: Vol. 341 no. 6142 pp. 154-157 DOI: 10.1126/science.1237265
[2] Tannery #4 by Shawn Allen, flickr.com, CC by 2.0
[3] texture by ~deiby, flickr.com, CC by 2.0