En enkel metod för odling av giftfria antifouling-polymerbeläggningar har utvecklats av A*STAR-forskare. Detta kan leda till längre beläggningar som lämpar sig för användning över stora ytor, som skeppsskrov eller medicinsk utrustning.

Uppbyggnaden av mikroorganismer på ytor är en utmaning för både sjöfart och biomedicinsk industri. Vissa populära antibiofouling -polymerbeläggningar utsätts för oxidativ nedbrytning i havsvatten, vilket gör dem ineffektiva med tiden. Zwitterioniska (molekyler med både negativa och positiva laddningar och en nettoladdning av noll) polymerbeläggningar, som liknar mattor av polymerkedjor, har uppmärksammats som potentiella alternativ, men måste för närvarande odlas i en inert miljö utan vatten eller luft. Detta hindrar dem från tillämpningar på stora områden.

Ett team som leds av Satyasankar Jana vid A*STAR Institute of Chemical and Engineering Sciences har upptäckt hur man odlar zwitterjoniska polymerbeläggningar i vatten, vid rumstemperatur, och i närvaro av luft, vilket skulle göra det möjligt att använda dem i en mycket större skala.

"Det var en allvarlig upptäckt, "förklarar Jana. Hans team försökte odla zwitterjoniska polymerbeläggningar, med den mycket använda syntesmetoden som kallas atomöverföringsradikalpolymerisation, när de insåg att vissa reaktioner inte gav de förväntade produkterna. En amin, fungerar som en ligand på katalysatorn som används i reaktionen, hittades oväntat i slutet av polymerkedjorna. "Det tog lite tid och en rad experiment att avslöja mysteriet [om hur det kom dit], "Förklarar Jana.

Reaktionskinetiska observationer, kärnmagnetisk resonansspektroskopi (NMR) och andra analyser föreslog att aminen startade polymerisationsreaktionen via en anjonisk mekanism. Dessa så kallade anjoniska polymerisationer är notoriskt intoleranta mot vatten, metanol och luft men Janas polymerer växte i närvaro av alla tre, gör att laget tvivlar på sina resultat. De vände sig till datormodeller för att se vad som hände.

"Densitetsfunktionella teori beräkningsresultat bekräftade den föreslagna anjoniska polymerisationsmekanismen, "säger han." Detta är det första exemplet någonsin på en anjonisk lösningspolymerisation av en vinylmonomer i vattenhaltiga medier vid omgivande aeroba förhållanden. "

Hans team har nu använt detta tillvägagångssätt för att syntetisera polymerbeläggningar från fyra zwitterjoniska monomerer och ett antal anjoninitiatorer, vissa inte aminer. "I framtiden kommer vi att använda denna metod för att generera anti-biofouling-polymerbeläggningar på stora ytor med en spray- eller doppningsmetod, "säger Jana. De planerar också att undersöka effektiviteten hos dessa beläggningar för marin- och biomedicinsk användning.