Март 2016

Сейчас мы буквально живем в окружении пластмасс самых различных типов. Но, несмотря на постоянное развитие новых технологий, все основные полимерные материалы уже на протяжении почти столетия остаются практически неизменными по составу и по их другим свойствам. А недавно, группа исследователей из Северо-Западного университета, возглавляемая Сэмюэлем Стаппом (Samuel Stupp), разработала совершенно новый тип гибридного полимера, который является достаточно необычной комбинацией твердых и мягких материалов. Этот прорыв в области наноинженерии открывает дорогу разработке множества новых технологий, начиная от самовосстанавливающихся материалов до искусственных мускулов.

Процесс формирования гибридного полимера заключается в одновременной «сборке» мономеров, длинных молекул двух различных полимерных материалов. При этом, процесс производится таким образом, что структура одной молекулы «строится» вокруг другой молекулы и наоборот. В результате, молекула одного полимера формируется за счет ковалентных химических связей, а вторая — за счет нековалентных связей. Ковалентные связи весьма сильны и за счет этого в центре формируется своего рода «ядро», поперечное сечение которого напоминает звезду с несколькими лучами. Нековалентные связи менее сильны и при их помощи формируется мягкий полимер, который заполняет промежутки между участками более прочного материала.

«Новый полимер имеет уникальную структуру с наноразмерными «отделениями», которые можно удалять и восстанавливать сколько угодно раз химическим путем» — рассказывает Сэмюэль Стапп, — «В некоторых отделениях содержится твердый полимер, другие заполняются мягким надмолекулярным материалом, который может быстро реагировать на изменения некоторых факторов окружающей среды. Эти реакции позволят производить на основе таких полимеров изделия, обладающие возможностями и функциями, которые свойственны живым организмам».

Надмолекулярная полимеризация действует как своего рода катализатор процесса ковалентной полимеризации, что позволяет получить материал с достаточно высоким значением молекулярной массы. Кроме этого, одновременная полимеризация ковалентных и нековалентных связей позволяет молекулам разных типов сцепляться друг с другом, формируя цилиндрическую полимерную «нить», которая может иметь сколь угодно большую длину.

Необычные свойства нового полимера открывают возможности реализации целого ряда новых технологий. Этот материал может использоваться в качестве средства целевой доставки лекарственных препаратов, которое может хранить в своих отделениях набор из различных препаратов, высвобождая их только в заданных местах. Другие свойства нового полимера позволят создать на его основе новые самовосстанавливающиеся материалы, которые можно будет использовать в качестве защитных покрытий. А добавка к новому полимеру других материалов позволит превратить его в основу искусственных мускулов, сокращающихся под воздействием электричества, света, тепла и других видов энергии.