Detta är den första rapporten någonsin om synteser av vattenlösliga polyimider som härrör från biobaserade resurser, visar hög transparens, avstämbar mekanisk hållfasthet och högsta värmebeständighet i vattenlösliga polymerer.

Vattenlösliga polymerer är av stort intresse inom många områden av mjuka material. Dessa mjuka material har använts i stor utsträckning i applikationer relaterade till vattenlösningar, såsom dispergeringsmedel, aggregationsmedel, förtjockningsmedel, fuktkrämer, pärmar, och hydrogeler. Med den ökade globala medvetenheten om miljöhänsyn, vikten av vattenlösliga material har lyfts fram och forskare har därmed utökat sina applikationsfönster till elektronik, funktionella beläggningar, avancerade lim och biomedicinska material. De flesta naturliga polymerer som polysackarider, polypeptider, eller deras derivat är vattenlösliga medan syntetiska vattenlösliga polymerer också finns tillgängliga såsom poly(etylenoxid), polyvinylalkohol), polyakrylater, polyakrylamid, och deras derivat. Dock, konventionella vattenlösliga polymerer har begränsade applikationer på grund av deras låga termiska distorsionstemperaturer (ca 200 °C).

Å andra sidan, polymerer som uppvisar ultrahög termisk stabilitet, såsom polyimider, har dålig löslighet. I litteraturen finns det få effektiva molekylära ingenjörsstrategier för att designa polyimider med vattenlöslighetsegenskaper på grund av den stela polymerryggraden och robusta interkedjeinteraktioner, vilket därigenom begränsar bearbetbarhet och funktionalisering efter polymerisation. Exakt molekylär ingenjörskonst inducerad i polyimidstommen genom multifunktionella monomerer skulle kunna representera ett spel som förändrar utvecklingen av vattenlösliga polymerer med ultrahög termisk stabilitet.

Här har vi rapporterat beredningen av en ny diamin 4, 4'-diamino truxillinsyra som fotodimer av biologiskt härledd aminosyra, 4-aminokanelsyra, med en serie dianhydrider. Artikeln visar att en superteknisk plast med mycket höga termomekaniska egenskaper som bär oskyddade karboxylsyragrupper kan användas för att underlätta vattenlösligheten i polymeren. Den syntetiserade biopolyimiden behandlades med alkalimetallhydroxid (eller ammoniumhydroxid) för att ge biopolyimidsalter. De resulterande biopolyimidsalterna löstes i vatten för att ge en optiskt klar lösning. Jonbytesreaktionen mellan monovalent katjon med multivalent katjon eller med proton resulterade i olöslig biopolyimidbildning. Nedbrytningstemperaturerna för biopolyimidsalter visade sig hålla mycket höga temperaturer (nästan 366 °C), vilket är mycket högre än konventionella vattenlösliga polymerer.

Vidare, det observerades att självstående film av biopolyimidsalt uppvisade hög transparens och en intressant trend för större katjonisk storlek på metalljonen vilket ger mer elastisk film. Med andra ord, förändring i katjonstorlek ger en möjlighet till exakt inställning av dragegenskaperna. De syntetiserade vattenlösliga biopolyimiderna är attraktiva byggstenar för mjuka material och kan användas för specialtillämpningar som läkemedelsleverans, polykelatogener etc. En preliminär studie av polyurea och polyamider genom att följa liknande strategi resulterade också i induktion av vattenlöslighetsegenskaper, vilket indikerar den breda mångsidigheten hos denna byggstensmetodik.

Professor Tatsuo Kaneko vid JAIST avslutar, "Jag och Dr. Sumant Dwivedi utvecklade idéprocessen och ledde sedan experiment med mycket hårt arbetande studenter och forskare för att syntetisera dessa underbara material med rimliga vattenburna tillämpningar, som beläggningar, biomedicinsk utrustning etc."