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Mittwoch, 18. September 2019
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Wissenschaft & Technik, Technologien

Polyzwitterionische Bürsten mit vernetzter Struktur

Donnerstag, 12. September 2019

Kürzlich untersuchten Wissenschaftler die Langzeitstabilität und das Salzreaktionsverhalten von polyzwitterionischen Bürsten mit vernetzter Struktur.

Die vernetzte Struktur könnte der Studie zufolge eine effiziente Methode sein, um die Stabilität von reaktionsschnellen Polymerbürsten zu verbessern. Quelle: Andrey_Maltsev – Fotolia.com.
Die vernetzte Struktur könnte der Studie zufolge eine effiziente Methode sein, um die Stabilität von reaktionsschnellen Polymerbürsten zu verbesser...

Polyzwitterionische Bürsten mit starkem Anti-Polyelektrolyt-Effekt haben großes Potenzial als smarte Oberflächen für eine einstellbare Schmierung, Proteinabsorption/-desorption sowie die Abtötung und Freisetzung von Bakterien gezeigt. Aufgrund der Bürstenstruktur, in der die Polymerkette mit einem Ende auf dem Substrat verankert ist, wird diese Oberfläche jedoch leicht durch das Ablösen der Bürste zerstört, was ihre Einsatzmöglichkeiten in der Praxis stark einschränkt.

Um dieses Problem zu lösen, wurde die vernetzte Struktur in Poly(3-(Dimethyl-(4-vinylbenzyl)-ammonium)-propylsulfonat)-(polyDVBAPS)-Bürsten eingeführt, um die Langzeitstabilität zu gewährleisten. Die Vernetzungsstruktur wurde durch Zugabe eines Vernetzers während der oberflächeninitiierten Atomtransfer-Radikalpolymerisation hergestellt, und die Auswirkungen dieser Struktur auf die Oberflächenmorphologie, das Salzreaktionsverhalten und die Langzeitstabilität wurden untersucht.

Hohe Langzeitstabilität durch die Vernetzungsstruktur

Die Ergebnisse zeigten, dass die Vernetzungsstruktur mit einstellbarer Vernetzungsdichte mit dieser Methode problemlos präpariert werden kann. Die reaktionsschnellen Verhaltensweisen, wie z.B. Wechsel zwischen Reibung und Schmierung und Freisetzung von Bakterien als Reaktion auf die Salzlösung, blieben durch die vernetzte PolyDVBAPS-Bürste gut erhalten.

Noch wichtiger ist, dass eine hohe Langzeitstabilität durch die Vernetzungsstruktur erreicht wurde. Die vernetzte Bürste zeigte nicht nur eine Langzeitschmierung und hohe Belastbarkeit bei Reibungsmessungen, sondern auch eine hohe Rückhalterate (mehr als 90%) der Bakterienfreisetzungsfähigkeit auch nach 30 Wasser-/Salzlösungsschaltzyklen, während die unvernetzte Bürste nach der gleichen Behandlung eine niedrige Rückhalterate von ˜50% aufwies.

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die vernetzte Struktur eine effiziente Methode sein könnte, um die Stabilität von reaktionsschnellen Polymerbürsten zu verbessern und die Praktikabilität solcher Bürsten in der Praxis erheblich zu verbessern.

Die Studie wurde veröffentlicht in: Progress in Organic Coatings Volume 134, September 2019, Pages 153-161.

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