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Feb 12, 2024

Ruedas moleculares multicíclicas con potencial polimérico

Los rotaxanos son estructuras moleculares entrelazadas con una molécula de “eje” lineal que penetra una o más moléculas de “rueda” cíclicas. Grupos voluminosos al final del eje impiden que las ruedas se salgan.

Los rotaxanos son estructuras moleculares entrelazadas con una molécula de “eje” lineal que penetra una o más moléculas de “rueda” cíclicas. Grupos voluminosos al final del eje impiden que las ruedas se salgan. Ahora, investigadores de la Universidad de Hokkaido han llevado los logros anteriores de esta tecnología un paso más allá, creando macrorotaxanos que tienen ruedas multicíclicas entrelazadas con varios ejes de alto peso molecular.Reportan su innovaciónen la revista Applied Chemistry International Edition.

Los rotaxanos, inicialmente considerados curiosidades químicas intrigantes, ahora se están explorando para una amplia gama de aplicaciones potenciales, que van desde polímeros de próxima generación hasta posibilidades ambiciosas en computación molecular, tecnologías de sensores y administración de fármacos.

Los investigadores de la Universidad de Hokkaido, con colaboradores en otras partes de Japón, están centrando su atención en crear nuevos polímeros en red, en los que estructuras de anillos más complejas que simples círculos mantienen unidas diferentes hebras de largas cadenas de polímeros.

"Creemos que las estructuras multicíclicas de estos macrorotaxanos podrían ser útiles como aditivos no lixiviantes, retenidos permanentemente en una red polimérica por la forma en que se adhieren a varias cadenas poliméricas vecinas", dice el profesor químico de polímeros Toshifumi Satoh del equipo de Hokkaido.

Las ruedas 3D actúan como una forma única y altamente flexible de enlaces cruzados moleculares, lo que permite a las ruedas y a las hebras de polímero entrelazadas mucha más libertad de movimiento que en las redes entrecruzadas convencionalmente. Las variaciones estructurales deberían permitir un control preciso sobre las propiedades de los materiales blandos para hacerlos adecuados para una variedad de aplicaciones industriales y médicas.

Otros grupos de investigación han logrado éxitos similares con disposiciones moleculares más pequeñas, pero los avances en la Universidad de Hokkaido trasladan el campo al ámbito de moléculas más grandes.

Los investigadores exploraron algunas de las posibilidades de este importante nuevo desarrollo en la química de polímeros utilizando sustancias químicas llamadas polidimetilsiloxanos (PDMS) para formar anillos multicíclicos. Pudieron construir diferentes números de unidades cíclicas con anillos de diferentes tamaños. Cuando se combinaron con cadenas de polímeros de silicona con agentes reticulantes cortos, las unidades multicíclicas se incorporaron de manera eficiente en una red extendida, mixta y entrelazada de nueva formación.

"Exploramos parte del potencial para fabricar materiales blandos modificados midiendo el rendimiento de amortiguación de las redes, que es esencialmente la capacidad de un material para absorber y reducir vibraciones", dice Satoh. "Esto reveló que nuestros macrorotaxanos lograron mejoras significativas en la eficiencia de amortiguación en relación con las redes de polímeros convencionales".

Satoh y sus colegas ahora planean explorar más posibilidades que puedan construirse sobre las bases de prueba de concepto establecidas por su progreso actual.

- Este comunicado de prensa se publicó originalmente en el sitio web de la Universidad de Hokkaido.