Post-Polymerization Modification

Post-polimerizasyon modifikasyonu (PPM), temel polimerlerin özelliklerini kontrol edilen koşullar altında yeniden tanımlamak için temel polimerlerin özelliklerini tertemizlemek için temel bir strateji olarak ortaya çıktı.Bu yaklaşım, gelişmiş malzemeler için tasarım alanını genişletiyor, tam olarak ayarlanmış hidrofilik, adhesion, yüzey enerjisi, biyoaktivite, biyoaktivite, temelleme gibi temelleri ve yan zincirlerin temellerini ortaya çıkarabilir.

Son iki yılda, sentetik kimyadaki önemli gelişmeler, polimerizasyonda uygulanabilir olan bir araç analizini sağladılar veya PPM'deki en umut verici tekniklerin en temel ilkeleri, pratik yöntemleri ve çeşitli uygulamaları da fotokimyasal süreçlere ve biyokatatik dönüşümlere işaret ediyor - daha sürdürülebilir ve ölçeklenebilir süreçlere doğru itenleri yeniden tanımlamak.

Post-Polymerization Modification

1. Click Chemistry: Azide-Alkyne Cycloadd ve Beyond

bakır (I)-catalyzed azide-alkyne cycloaddition (CuAAC) polimer bilimde tıklama kimyası için altın standardı kalır. Yakın zamanda, çok az işlevsellik ve çeşitli fonksiyonel gruplara tolerans, küçük molekülleri teşvik etmek için ideal kılar, peptidler veya polimer segmentleri önceden bilgilendirilmiş sırt uçları için.

Ek polimerler için, CuAAC genellikle poliolefins ve vinil polimerleri temizlemek için kullanılır, bu da daha sonra alkyne veya küçük kleksiyonlu organik maddeler ile bağlantı kurmak için daha sonra da mümkündür.

2. Grafting için Radikal Polimerizasyon

Grafting teknikleri –özellikle “satıştan” ve “yaplamadan” – yan zincirleri iyi tanımlanmış uzunluklar ve fonksiyonellerle tanıtarak güçlü. Atom transfer radikal polimerizasyon (ATRP) ve geri dönüşümlü ek-fragmentasyon zinciri transferleri (RAFT) bu alanı, moleküler ağırlık ve gresyon zincirlerini tanıtmak için kesin bir kontrol sağlayarak devrimleştirdi.

Tamamlayıcı gruplar için (örneğin, CFO veya zincir transfer ajanları için) ve yan zincirler kontrol edilen radikal polimerizasyon ile doğrudan yetiştirilebilir.Bu yöntem, prefabrik sitelere (örneğin, alkyl halides for ATRP or chain transfer ajanlarına göre) sahiptir.

Son yenilikler, nanopartiküllerin ve planlı substratların yüzeysel modifikasyonlarının geliştirilmesini içerir ve bu arada, pH, sıcaklık veya ışıkla ilgili hidroksit ve hidrofobik durumlar arasındaki geçişin gerçekleşmesine izin vermektedir.

3. Fotokimya ve Fotoredox Modifications

Işık kaynaklı tepkiler PPM'de eşsiz avantajlar sunar: Talep üzerine, yüksek uzaysal çözünürlükle yerelleştirilmiş (örneğin, fotoklar veya lazer yazması ile), ve kimyasal initivistler olmadan çevre sıcaklığı altında gerçekleştirilir. ek polimerlerin fotokimyasal modifikasyonları tipik olarak radikaller, nitrenes veya arababenler gibi - UV veya görünür ışık ile yeniden ortaya çıkabilir.

Yaygın olarak kullanılan fotokimya yöntemi, hafif UV ışığı (365 nm) altında hızla ve çok fazla fonksiyonel gruba uygun olarak, poliolefinleri değiştirmek için uygun hale getirmek için kullanılır.

[FONT=0]Fotoğrafredox kataliz[Dönetici] son zamanlarda polimer işlevselleşme için çok yönlü bir araç olarak dikkat çekti.Görünüşe göre metal kompleksleri (örneğin, C-H işlevselleşmeler veya organik fotocatalystler (eosin Y, phenothiazines), biri radikalleri veya radikal iyonları hafif transfer altına almak için daha hafif koşullar altında kullanarak radikaller veya radikaller üretebilir.

4. Thiol-ene ve Thiol-yne Reactions

Radikal-korulmuş thiol-ene ve thiol-yne tepkileri, yüksek verimlilik nedeniyle vazgeçilmez PPM araçları haline geldi, hızlı kinetik ve oksijen ve neziğe tolerans. thiol-ene çiftler bir kemaliğe karşı bir tepki verirken, thiol-yne iki thiol eşdeğeri bir terminali ile karşı tepki veriyor, daha yüksek işlevsel bir grup yüklemesi sunuyor.

Ek polimerler, vinil-endüle modifikasyonu, poli(butadiene), poli(parçalı) veya hidroksifilli malzemelere dönüşen iki fonksiyonel grubun eklenmesini sağlar.

5. Enzyme-Katalyzed Post-Polymerization Modifications

Biyokataliz, polimer işlevselleşmeye yeni bir yeşil yaklaşımdır. Lipases, esterazlar, laccazlar ve peroxidas, sert kimyasallar olmadan biyoaktif segmentler tanıtılabilir veya oksidatif darbe, yüksek spesifikite ile hafif bir şekilde yapılır.

Örneğin, dudakase B'yi magnezyum veya amid gruplarına yüklemesi için, peroxidas (örneğin, HRP) çift felci veya anilinen hidroksittif radikaller için polimer geri dönüşümlü olarak, organik moleküllerin veya sinerjik olmayan polimerlerin aşılanmasına izin verir.

6. Supramolecular ve Dinamik Covalent Modifications

Supramolecular, hidrojen bağı, metal koordinasyon, ev sahibi-guest kompleksasyon veya TY-TY-TY-TY polimer işlevselliğini dinamik olarak değiştirmek için yığınlamalar, bu değişiklikler, kendini kınayan ve şekillendiren DNA-sıcak özellikleri olarak kabul edilebilir olmayan motifler olarak kabul edilebilir. Örneğin, 2ureido-4-pimidin birinin (UPy) birimlerinin PPM aracılığıyla polimer yan zincirlerini değiştirmesi için.

Dinamik kovalent kimya (örneğin, imine, boonic ester, disulfide tahvilleri) hafif değişim koşulları altında geri dönüşümlü bağ oluşumuna izin verir.Bokonik asit gruplarının ek polimerlere (örneğin, RAFT kopolimerizasyon ile pinacol boronate monomerizasyon ile birlikte) yardımcı olur.

Fonksiyonel malzemelerde Gelişen PPM Uygulamaları

Akıllı Sorumluluklu Polimerler

PPM teknikleri, dışsal uyaranlara sıcaklık, pH, ışık veya belirli biyokimyasal tetikleyiciler gibi yanıt veren polimerlerin tasarımını etkinleştirmiştir. Örneğin, poli(N-isopropylarilamid) (PNIPAM), bir hepatit (vinil alkol) ile tekrarlanabilir veya sertleştirici yüzeyler için ıslak ışık azaltılabilir reaksiyonları oluşturmak için kontrollü veya hidrojen reaksiyonları ile birlikte kontrol edilebilir.

Son zamanlarda yapılan çalışmalar, birden çok uyaran-sorumlulukları tek polimer sistemlerine bir araya getirdi. Örneğin, poli(til methacrylate) hem termo-responsive yan zincirler ( ATRP grejbenzene birimleri (via thiol-ene click) iki kontrol üzerinde, gelişmiş sensörler ve eylemciler için değiştirilmiş bir sırt kemiği.

Biyomedikal Uygulamaları

Örnek olarak, poliolefinler ve transariptler, implantlar ve ilaç teslim cihazları genellikle inert; PPM proteini azaltan ve antimikrobiyal maddelere sahip olan fonksiyonel gruplardır.[B][D][D][D][FONT)

PPM ayrıca peptidlerin, enzimlerin veya ilaçların doku mühendisliği için taşıyıcılara yönelik olarak uyumlu hale getirilmesini sağlar. (Entelektüel-co-glycolic asit) (PLGA) RGD peptid motifleri ile yapılan filmlerin değiştirilmesi, kemik yenileme uygulamaları için ek ve prodüktif olarak geliştirilir.(Advanced Materials)).

Yüzey Fonksiyonelleştirme ve Kaplamalar

Endüstriyel ve tüketici ürünleri genellikle, özel yüzey özellikleri ile polimerik kaplamalara güvenir -hidroflik/hidrofbikity, adhesion, sürtünme veya kimyasal direnç. PPM transistasyonlar ve kendi kendine özgü yüzeyler için yararlı bir rota sağlar. Örneğin, thiol-fonksiyonlu perfluoroalkanes çözümünde sikme filmleri UV maruziyeti, süperhidrofobfobik ve kimyasal direnç verir.

Fotokimya ve fotoredox yaklaşımları özellikle yüzeysel desenler için uygundur, biri farklı kimyasal işlevlerin mekansal olarak tanımlanmış bölgeleri oluşturabilir -örneğin, hücreli lütmeler için hidrofobik yamalar veya biyosensorlar için modeller.

Gelişmiş yapıştırıcılar ve Sözlükler

Örneğin, poli(isobutne) (PIB) reaktif bir yapıştırıcı ile fonksiyonelleştirilmiş (a PPM) reaktif polimerler, cam, metaller veya beton gibi kutup substratlara ciddi şekilde katkıda bulunan gremerler verir. Örneğin, poli(isobutylene) (PIB) kullanarak genetik olarak, sperm veya fosfat grupları ile fonksiyonelleştirilmiş - poliköpürücük olmayan membranlar ilerleyiciler)

Thiol-ene, doymamış poliolefinlerin tedavi sırasındaki bağlantılarını ve yeniden işlemeye izin verir.Kaçların kimyasını ve dinamiklerini ayarlama yeteneği (örneğin, dinamik disulfide tahvilleri) kendi kendini tanımlayan ve yeniden işlemez yapıştırıcıları sağlar, dairesel ekonomi hedefleri ile uyumlu hale getirir.

Sensörler ve Elektronik

Örneğin, poli(vinyl carbazole) türevlerinin polikliniğindeki biyoresepizlerini ayarlamak için çeşitli işlevsel gruplarla birlikte kopyalanabilir ve sonra organik elektronik cihazları ayarlamak için çeşitli işlevsel gruplarla tıkılabilir.For example, poli (vinyl carbazole) türevlerin değiştirilmesi, organik elektronik cihazları ayarlamak için biyoresepsiyonları taklit etmek veya kimyasal algılamak için biyoresepsiyonları kullanarak.

PPM ayrıca polimerlerin esnek elektronik bileşenlere entegrasyonuna olanak sağlar. phosphonic asit gruplarının poliolefin dielektrikleri ile UV-indüklenmiş thiol-ene baskılı gümüş elektrotların adlarını geliştirir, mümkün olan devreleri geliştirir.[Diltme:0).

Meydanlar ve Gelecek Yollar

Scalability and Cost

Birçok PPM tekniği, laboratuvar ölçeğinde zarif bir şekilde gösterilmiş olsa da, sanayi üretimine yönelik çabalar zor kalır. Yüksek katalizör maliyetleri (özellikle fotoredox metal kompleksleri ve enzimler için), oksijenin radikal tabanlı süreçlerde titiz bir şekilde kaldırılması ve yan reaksiyonlardan kaçınmak için dilsiz çözümler kullanımı engeller.

Greener Processes

Çevre sürdürülebilirliği, polimer biliminde büyüyen bir sürücüdür. Birçok geleneksel PPM yöntemi toksik çözücülere (örneğin, DMF, klorokarbonat hidrokarbonlar) veya tehlikeli atıklar üretmektir.Ortak rektika karşı değişim - biyo-yara temelli thiols, yenilenebilir fotocatalystlara (örneğin, klorphyll, riboflavin) ve su-bağlantılı pompalara hız kazandırılması için umut vericidir.

Multi function Entegrasyon

PPM'nin nihai arzuları, farklı grupları karşılıklı müdahale etmeden özdeşleştirme, iletkenlik, biyodegradability ve antimik aktivite - tek bir malzemeye yönelik olarak, farklı gruplar için uygun olmayan bir şekilde değiştirme stratejileri oluşturmaktır.Sequential access response (e.g., thiol-ene takip eder CuAAC) ve foto-senditchable koruma grupları bu tür multifonksiyon malzemelerine doğru bir yol sunar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Post-polimerizasyon modifikasyonu, bir niş teknikten, çok yönlü hassas ve hafiflik ile özellikleri veren bir araç haline geldi.Bu yenilikler zaten yanıtlı kaplamalarda ticari atılımlar, biyomedikal cihazlar, yapıştırıcılar ve esnek elektronikler ortaya koydu. Önümüzdeki gibi, bu yöntemleri ölçeklendirmede zorluk, çok işlevsiz materyal platformlarına entegre etmek için çok kullanışlı ve bütünlemelere yol açtı.