可降解的生物基聚合物为化学回收提供了选择,它们可以成为储存和释放有用分子的工具。科学家已经开发出一类可以通过酸水解降解的糖基聚合物。研究人员还在聚合物中集成了“货物”分子,这些分子被设计成在聚合物降解后分裂。发表在该杂志上的这项研究称,可降解的、承载货物的聚合物对医疗和传感器应用很重要《应用化学》。
大多数塑料都能抵抗自然降解过程。因此,塑料对环境的污染日益严重,导致人们呼吁使用可降解塑料。这些材料可以进行化学回收处理,其中化学反应会破坏聚合物键。然后,工业要么回收单体并将其重新聚合,要么收集所得的小分子作为进一步反应的有用构件。
然而,可降解聚合物需要更精细的聚合物设计。聚合物构建块之间的连接应该对化学或酶处理敏感。此外,可持续聚合物应由生物基原料制成。
韩国首尔国立大学的Choi Tae-Lim和他的同事们发现了一种用木糖基单体生产高质量聚合物的方法。木糖是一种存在于植物细胞壁中的糖。他们使用的方法包括木糖基单体的制备,包括连接基团的连接,并在称为级联复分解聚合的聚合过程中对单体进行反应。
为了测试这种塑料材料是否可降解,研究人员用盐酸处理木糖基聚合物,这是化学回收过程中常用的一种处理方法。研究人员发现,可降解性取决于连接类型。如果聚合物含有由碳原子构成的键,则聚合物不易水解,但由氮原子或氧原子构成的键会立即降解。
具有氮基连接的聚合物产生了称为吡咯的化合物,而与氧连接的聚合物产生了呋喃。吡咯和呋喃都是丰富的天然化合物。然而,研究人员建议要小心:“已知呋喃衍生物具有广泛的生物活性,在确定这些聚合物材料的应用时应考虑到这一点,”他们说。
在嵌段共聚物中,不同的短聚合物链“块”彼此连接。因此,嵌段共聚物具有由单个嵌段产生的性质。由于许多功能材料可以用嵌段共聚物制成,作者测试了含有不可降解键的嵌段的木糖基嵌段共聚物是否也会在酸处理下分解。他们所做的。作者报告说:“24小时后,含碳键的块几乎完全降解为小分子,只剩下少量低聚物。”
研究人员还将小报告分子整合到聚合物中。带氧键的聚合物酸水解产生呋喃衍生物,随后释放对硝基酚作为报告分子。“这种类型的货物可以轻松量化释放。然而,它可以被其他化合物取代,这些化合物在释放后发挥各种功能。”
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