Nedbrytbar, biobaserade polymerer erbjuder alternativ för kemisk återvinning, och de kan vara ett verktyg för att lagra och frigöra användbara molekyler. Forskare har utvecklat en klass av sockerbaserade polymerer som är nedbrytbara genom syrahydrolys. Forskarna integrerade också "last"-molekyler i polymeren, som är utformade för att delas av efter polymernedbrytning. Nedbrytbar, lastbärande polymerer är viktiga för medicinska och sensorapplikationer, säger studien publicerad i tidskriften Angewandte Chemie .

De flesta plaster motstår naturliga nedbrytningsprocesser. Följaktligen, ökad förorening av miljön med plast har lett till en efterlysning av nedbrytbar plast. Sådana material kan utsättas för kemiska återvinningsprocesser, där kemiska reaktioner bryter upp polymerbindningar. Industrin återvinner sedan antingen monomererna och utsätter dem på nytt för polymerisation, eller så samlar den de resulterande små molekylerna som användbara byggstenar för ytterligare reaktioner.

Dock, nedbrytbara polymerer kräver en mer utarbetad polymerdesign. Kopplingarna mellan polymerbyggstenarna bör vara känsliga för kemiska eller enzymatiska behandlingar. Dessutom, hållbara polymerer bör tillverkas av biobaserad råvara.

Tae-Lim Choi och kollegor från Seoul National University, Sydkorea, har hittat ett sätt att producera högkvalitativa polymerer från xylosbaserade monomerer. Xylos är ett socker som finns i växternas cellväggar. Metoden de använder innebär framställning av de xylosbaserade monomererna, inklusive bindning av länkgrupper, och reagera monomererna i en polymerisationsprocess som kallas kaskadmetatespolymerisation.

För att testa om sådana plastmaterial är nedbrytbara, forskarna behandlade de xylosbaserade polymererna med saltsyra, en behandling som vanligen förekommer vid kemisk återvinning. Forskarna fann att nedbrytbarheten berodde på kopplingstypen. Om polymeren innehöll en koppling gjord av en kolatom, polymeren motstod hydrolys, men kopplingar gjorda med kväve- eller syreatomer ledde till omedelbar nedbrytning.

Polymerer med en kvävebaserad koppling resulterade i föreningar som kallas pyrroler, medan de som tillverkats med syre producerade furaner. Pyrroler och furaner är båda rikliga, naturligt förekommande föreningar. Dock, forskarna råder vård:"Furanderivat är kända för att ha ett brett spektrum av biologisk aktivitet, som bör beaktas vid identifiering av tillämpningar för dessa polymera material, " sa de.

I segmentsampolymerer, olika "block" av kortare polymersträngar är fästa vid varandra. Följaktligen, segmentsampolymerer har egenskaper som härrör från de hos de enskilda blocken. Eftersom många funktionella material kan tillverkas med blocksampolymerer, författarna testade om xylosbaserade segmentsampolymerer innehållande block med icke-nedbrytbara bindningar också skulle sönderfalla genom syrabehandling. Dom gjorde. "Efter 24 timmar, även det kolbindningsinnehållande blocket bröts nästan helt ned till små molekyler, med bara lite oligomert material kvar, " rapporterade författarna.

Forskarna integrerade även små reportermolekyler i polymererna. Sur hydrolys av polymererna med syrebindningar producerade furanderivat, som därefter släppte para-nitrofenol som en reportermolekyl. "Denna typ av last möjliggör enkel kvantifiering av utsläpp. det kan ersättas med andra föreningar, som utövar olika funktioner efter att de släppts, " säger Choi.