I polimeri adattivi modellati sulla natura
Il rilevamento di modifiche ambientali e la conseguente risposta macroscopica spesso si verificano a livello molecolare o, più precisamente, a livello supramolecolare, come conseguenza di uno spostamento degli equilibri dinamici supramolecolari. Le proteine, uno dei più importanti polimeri naturali, svolgono un ruolo critico. Lo sviluppo di materiali sintetici adattivi deve quindi combinare concetti provenienti dalla chimica del polimero con concetti di chimica supramolecolare. Il progetto ADAPTPOLY (Adaptive polymer assemblies) ha permesso agli scienziati di controllare le interazioni covalenti necessarie per costruire polimeri dai monomeri individuali. Essi hanno poi costruito strutture sopramolecolari di polimeri adattati multipli usando interazioni non-covalenti e l’autoassemblaggio. La struttura gerarchica – struttura su più di una scala di lunghezza – è integralmente correlata alla funzione. Quindi, controllando l’autoassemblaggio di materiali gerarchicamente strutturati, è stato possibile creare nuovi materiali con proprietà su misura per applicazioni specifiche. Le molecole cicliche come le porfirine e le ciclodestrine costituiscono particelle elementari comuni per assemblaggi supramolecolari. Gli scienziati ADAPTPOLY li hanno usati per creare nuovi materiali polimerici supramolecolari. Sono stati sintetizzati una serie di derivati dai ricercatori che hanno studiato i loro meccanismi di autoassemblaggio e le possibili ulteriori modificazioni. Tra gli sviluppi importanti ci sono i termometri polimerici, i quali vantano una funzione di memoria derivante dal controllo termodinamico delle interazioni supramolecolari. I polimeri autocicatrizzanti costituiscono un tipo importante di materiale adattabile ispirato alla natura, in grado di autoripararsi successivamente a danni meccanici. L’autocicatrizzazione spontanea mediante la formazione di strutture supramolecolari dinamiche è divenuta un’area di intensa ricerca e sviluppo. ADAPTPOLY ha prodotto polimeri che formano strutture sopramolecolari mediante interazioni elettrostatiche e portano a elastomeri termoplastici supramolecolari autocicatrizzanti. In questa nuova classe di materiali sopramolecolari sono state individuate relazioni dettagliate struttura-morfologia-proprietà. Sono anche stati sviluppati polimeri sensibili che contengono molecole coloranti e producono un cambiamento visibile (fluorescente) nella risposta del pH in presenza di zuccheri. Questo porterà a un nuovo sensore per il glucosio. Inoltre, il lavoro sui copolimeri a blocchi ha condotto a un sistema che esegue una transizione da catene polimeriche solubili ad aggregati micellari con variazioni di pH per il rilascio controllato di farmaci. L’istituzione da parte di ADAPTPOLY del gruppo Supramolecular Chemistry Research, presso l’Università di Ghent, garantirà importanti contributi al crescente ed economicamente importante campo dei polimeri adattivi anche dopo la conclusione del progetto.
Parole chiave
Polimeri, assemblaggi polimerici, autoriparazione, supramolecolare, ADAPTPOLY, elastomeri termoplastici
