Polímeros adaptativos inspirados en la naturaleza
La detección de cambios ambientales y la activación de una respuesta macroscópica generalmente suelen ocurrir a nivel molecular o, para ser más precisos, a nivel supramolecular, a consecuencia de desplazamientos de los equilibrios dinámicos supramoleculares. Las proteínas son unos de los polímeros naturales más importantes y desempeñan una función clave. El desarrollo de materiales adaptativos sintéticos debe combinar conceptos de la química de polímeros y de la química supramolecular. El proyecto ADAPTPOLY (Adaptive polymer assemblies) dio a un equipo de científicos la oportunidad de controlar las interacciones covalentes necesarias para construir polímeros a partir de monómeros. Seguidamente, construyeron estructuras supramoleculares con múltiples polímeros ajustados a fines concretos valiéndose de interacciones no covalentes y del autoensamblaje. La estructura jerárquica —la estructura en más de una escala de longitud— se vincula íntegramente a la función. Por lo tanto, controlar el autoensamblaje de los materiales de estructura jerárquica permitió la creación de materiales nuevos con propiedades a medida para determinadas aplicaciones. Ciertas moléculas cíclicas, como las porfirinas y ciclodextrinas, son elementos básicos comunes para los ensambles supramoleculares. Los científicos de ADAPTPOLY las aprovecharon para crear materiales poliméricos supramoleculares novedosos. Los investigadores sintetizaron varios derivados y estudiaron sus mecanismos de autoensamblaje y las posibilidades de realizar más modificaciones. Otros avances importantes fueron unos termómetros poliméricos que poseen una función de memoria como resultado del control termodinámico de las interacciones supramoleculares. Los polímeros autorregenerativos son un tipo importante de material adaptativo que imita a los materiales naturales y pueden autorregenerarse tras sufrir daños mecánicos. La autorregeneración espontánea por formación de estructuras supramoleculares dinámicas se ha convertido en un área de intenso trabajo de investigación y desarrollo. Los científicos de ADAPTPOLY produjeron polímeros que forman estructuras supramoleculares por interacciones electrostáticas y dan lugar a elastómeros termoplásticos supramoleculares autorregenerables. En esta categoría novedosa de materiales supramoleculares se definieron detalladamente las relaciones entre la estructura, la morfología y las propiedades. También se crearon polímeros con capacidad de respuesta que integran moléculas de tinte y realizan un cambio visible (fluorescente) de reacción al pH ante la presencia de azúcares. De este modo se podrá obtener un novedoso sensor de glucosa. Asimismo, el trabajo en los copolímeros de bloque condujo a un sistema que forma agregados (micelas) a partir de cadenas de polímeros solubles al cambiar el pH, lo cual reviste utilidad para la administración controlada de fármacos. El establecimiento, por parte del equipo de ADAPTPOLY, del Grupo de investigación en química supramolecular en la Universidad de Gante asegurará que sigan realizándose contribuciones destacadas a un campo en expansión y tan importante desde la perspectiva socioeconómica como son los polímeros adaptativos incluso mucho después de la finalización del proyecto.
Palabras clave
Polímeros, ensambles de polímeros, autorregeneración, supramolecular, ADAPTPOLY, elastómeros termoplásticos
