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Estruturas poliméricas a partir de gases do efeito estufa.

Um futuro onde usinas direcionem seu dióxido de carbono (CO2) diretamente para uma unidade de produção adjacente ao invés de lançá-lo pela chaminé na atmosfera é definitivamente possível, porque o CO2 não é apenas um gás de efeito estufa indesejável; é também uma boa fonte de carbono para os processos como o de produção de polímeros. Cientistas americanos apresentaram um processo de duas etapas, em um só reator, que realiza a conversão de CO2 e epóxidos em copolímeros em bloco de policarbonato em que contêm, tanto regiões solúveis em água quanto regiões hidrofóbicas, e que podem agregar-se em nanopartículas ou micelas.



Nanoestruturas versáteis feitas a partir de policarbonatos a base de CO2.

                                                   Créditos: Wiley-VCH

CO2 e epóxidos (compostos altamente reativos com um anel de três membros, sendo dois átomos de carbono e um átomo de oxigênio) podem ser polimerizados para formar policarbonatos em reações que utilizam catalisadores especiais. Estes processos são uma alternativa mais ambientalmente amigável que os processos de produção convencionais e já foram introduzidos nos processos industriais de várias empresas. No entanto, como os policarbonatos à base de CO2 atuais são hidrofóbicos e não têm grupos funcionais, suas aplicações são limitadas. Em particular, as aplicações biomédicas, uma área onde o uso de policarbonatos biocompatíveis está bem estabelecido, foram deixadas de fora.

Uma equipe liderada por Donald J. Darensbourg juntamente com o estudante de pós-graduação Wang Yanyan da Texas A & M University (EUA) forneceu a solução. Pela primeira vez, os pesquisadores foram capazes de produzir copolímeros em bloco de policarbonato anfifílicos em que tanto as regiões hidrofílicas quanto as hidrofóbicas são baseadas em CO2. Eles também foram capazes de incorporar uma variedade de grupos funcionais e grupos carregados nos polímeros. Pelo fato de ser muito difícil encontrar "blocos de construção" para fazer policarbonatos hidrofílicos, os pesquisadores usaram um truque: primeiro eles polimerizaram e depois anexaram os grupos solúveis em água.

O processo inteiro é ainda uma "reação em um só recipiente": Primeiro os pesquisadores produzem as regiões hidrofóbicas por polimerização do CO2 e óxido de propileno (como o componente de epóxido). Em seguida, no mesmo recipiente, eles mudam para um "bloco de construção" diferente, éter alilglicídico (AGE), um epóxido com uma dupla ligação na sua cadeia lateral, e continuam a polimerização.

O polímero contendo AGE cresce em ambas as extremidades do policarbonato existente, levando a um copolímero tribloco. O comprimento dos blocos pode ser controlado com precisão. Posteriormente, uma "click reaction tiol-eno" pode ser utilizada para simplesmente "clicar" um grupo solúvel em água no lugar de uma ligação dupla. Isto faz com que seja possível unir os grupos ácidos e/ou básicos que possuem carga positiva ou negativa em determinadas faixas de pH. Alguns dos policarbonatos anfifílicos feitos por este método são capazes de se agregar em partículas ou micelas em através de um processo de auto-organização. A capacidade de ligar substâncias bioativas, por exemplo, pode proporcionar muito mais possibilidades de aplicações biomédicas destes materiais.

Wiley (Tradução - ACM).


Nota do Scientific Editor - O trabalho que deu origem a esta notícia de título: "Construction of Versatile and Functional Nanostructures Derived from CO2-based Polycarbonates", de autoria Yanyan Wang, Jingwei Fan and Prof. Donald J. Darensbourg, foi publicado, online, no periódico Angewandte Chemie, 2015, DOI: 10.1002/anie.201505076.


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