Kunststoffe sind sehr leicht modellierbar und vielseitig in ihrer Verwendung, doch ein grosses Problem ist ihr Abbau. Die meisten von ihnen benötigen eine beträchtliche Zeit, um in der Natur abgebaut zu werden. In einer neuen Studie, die in Nature Communications erschienen ist, konnte ein Forschungsteam des CNRS und der Université Paris-Saclay neue Polymere entwickeln, die sich in Wasser innerhalb einer Woche abbauen - eine Rekordzeit.
Vinylpolymere, die gemeinhin als "Kunststoffe" bezeichnet werden, sind Materialien, die man überall findet. Sie sind sowohl wegen ihrer einfachen Synthese als auch wegen ihrer grossen Vielfalt in Bezug auf Architektur und Funktionalität äusserst interessant. Ihre Nichtabbaubarkeit führt jedoch zu erheblichen Umweltproblemen und schränkt ihre Verwendung in biomedizinischen Anwendungen stark ein.
Mithilfe einer Polymerisationstechnik, die es ermöglicht, Makromoleküle mit kontrollierter und homogener Architektur zu entwerfen, hat das Team um Julien Nicolas, CNRS-Forscher am Institut Galien Paris-Saclay (CNRS/Universität Paris-Saclay), ein sehr leicht abbaubares polymeres Material synthetisiert. Durch Einfügen eines fragilen Monomers in Polyacrylamid, ein in vielen Industriezweigen häufig verwendetes Polymer, kann dieses je nach Art des hinzugefügten Monomers entweder wasserlöslich werden oder eine anpassbare Löslichkeit in Abhängigkeit von der Temperatur aufweisen, insbesondere in der Nähe der menschlichen Körpertemperatur.
Wie abbaubar sind sie? In Wasser können sie innerhalb einer Woche zu mehr als 70 % abgebaut werden, während dies bei den derzeitigen biologisch abbaubaren Referenzpolymeren wie z.B. PLA oder PCL mehrere Monate oder sogar Jahre dauern kann.
Aufgrund der Eigenschaften dieser neuen Polymere und ihrer einfachen Synthese geht das Forschungsteam davon aus, dass sie zur Verabreichung von Medikamenten eingesetzt werden könnten, indem diese Polymere als wärmeempfindliche Nanopartikel formuliert werden, die sich bei Körpertemperatur auflösen können. Eine solche Chemie sollte es auch ermöglichen, abbaubare Tenside für die Wasseraufbereitung durch Flockung herzustellen, ein Verfahren, das in Trinkwasseraufbereitungsanlagen häufig angewendet wird.
Literatur
- Amaury Bossion, Chen Zhu, Léa Guerassimoff, Julie Mougin et Julien Nicolas; "Vinyl Copolymers with Faster Hydrolytic Degradation than Aliphatic Polyesters and Tunable Upper Critical Solution Temperatures."; Nature Communications,2022.