Drukuj

Polimer na nikotynę

Polimer na nikotynę
Opracowano nowy typ polimeru. Za pracami w tym zakresie stoją Instytut Chemii Fizycznej PAN oraz Wydział Chemii amerykańskiego Wichita State University.

Jak tłumaczą naukowcy z obydwu placówek, nowo skonstruowany polimer, wyposażony w molekularne kleszcze o starannie dobranej strukturze, efektywnie wychwytuje cząsteczki nikotyny i jej pochodnych. Osiągnięcie można wykorzystać do budowy czułych i selektywnych detektorów wykrywających nikotynę w roztworach, a w niedalekiej przyszłości również w gazach. Polimer nadaje się ponadto do powolnego, kontrolowanego uwalniania nikotyny, np. w celach terapeutycznych. Polimer umożliwił już zbudowanie czujnika wykrywającego nikotynę w roztworach.

Współpraca IChF PAN i Wydziału Chemii Wichita State University doprowadziła do skonstruowania swoistej polimerowej pułapki na nikotynę. Wyposażony w molekularne kleszcze polimer wydajnie wychwytuje cząsteczki nikotyny i jej pochodnych, może je także w kontrolowany sposób uwalniać. Związek znajdzie zastosowanie w wielokrotnego użytku detektorach nikotyny przeznaczonych dla celów przemysłowych i biomedycznych, a także w plastrach dla palaczy, które będą stabilniej i dłużej wydzielały nikotynę do organizmu.

Pierwszą pułapkę na nikotynę zsyntetyzowali kilka lat temu Amerykanie. Były nią molekularne kleszcze, cząsteczki swobodnie pływające w roztworze i w nim tworzące kompleksy z nikotyną. Obecnie udało się naukowcom zamocować kleszcze we wnętrzu jednego z polimerów. Substancja ma formę stałą, dzięki czemu mogli ją wykorzystać do budowy detektorów.
Zgłoszoną do opatentowania polimerową pułapkę na nikotynę zbudowano z pochodnej metaloporfiryny, substancji występującej m.in. w ludzkiej krwi. Jej cząsteczka zawiera pierścień z umieszczonym centralnie atomem cynku. Do tego pierścienia dołączono amidowe kleszcze. Nikotyna wiąże się z tak skonstruowanym polimerem za pomocą swoich dwóch atomów azotu: jeden tworzy wiązanie z atomem cynku, drugi z kleszczami.

Polimerowa pułapka na nikotynę składa się z pochodnej porfiryny (kolor czarny), w której do makrocyklu (niebieski) zawierającego cynk (fiolet) dołączono amidowe kleszcze (zielony). Cząsteczkę nikotyny przedstawiono w kolorze czerwonym.

Opracowany polimer oprócz nikotyny wychwytuje także cząsteczki alkaloidów będących jej metabolitami oraz inne związki często występujące w produktach nikotynowych, np. kotyninę i miozminę. Wiązanie polimeru z nikotyną jest trwałe, lecz odwracalne. Dzięki tej właściwości nowe detektory do oznaczania nikotyny i jej pochodnych będą mogły być używane wielokrotnie.

Detekcja nikotyny następuje za pomocą rezonatora piezoelektrycznego pokrytego elektrolitycznie warstwą polimeru. Wychwycone cząsteczki nikotyny zwiększają masę warstwy, co wpływa na łatwą do zmierzenia zmianę częstotliwości drgań rezonatora. Kwarcowe rezonatory objętościowej fali akustycznej, stosowane w doświadczeniach z nowym polimerem, umożliwiają detekcję nikotyny w roztworach. W najbliższym czasie naukowcy z IChF PAN planują nawiązać współpracę z producentami rezonatorów fali powierzchniowej. Rezonatory tego typu drgają ze znacznie większymi częstotliwościami, są więc czulsze i po pokryciu polimerem wychwytującym nikotynę mogłyby wykrywać ją także w gazach.

Czytaj więcej: Polimery 92 Ciekawostki 48