Rijg bouwstenen tegelijk covalent en supramoleculair aan elkaar en je krijgt ‘hybride’ polymeerketens met totaal nieuwe eigenschappen. Het zojuist in Science gepresenteerde prototype is nog maar het begin, denken Sam Stupp en collega’s van Northwestern University.

In Stupps visie dient het covalente polymeer als degelijke, dikke ruggengraat met diepe groeven in de lengterichting. In die groeven stapel je een heel ander type bouwsteen supramoleculair (dus zonder permanente bindingen) op.

Dat supramoleculaire deel kan zich veel dynamischer gedragen dan de ruggengraat, en gemakkelijk inspelen op prikkels uit de omgeving. Je kunt aan allerlei soorten functionaliteit denken, van zelfreparatie tot transport van geneesmiddelen. Stupp zegt ook al iets te hebben gesynthetiseerd dat zichzelf kan samentrekken, net zoals spierweefsel.

Bovendien moet het mogelijk zijn het supramoleculaire deel achteraf uit te wisselen voor iets met een andere functie, terwijl je het covalente deel intact laat.

Het in Science getoonde polymeer doet nog niets functioneels, en diende puur om te laten zien dat je zoiets überhaupt kunt synthetiseren. De ruggengraat ontstaat door copolymerisatie van een dialdehyde en een diamine, en is in wezen spiraalvormig. Uit beide bouwstenen steken ketens van vier aminozuren, en tijdens de polymerisatie stapelen die zich tot zes ribbels langs de buitenkant van de keten. De kopse kant ziet er ongeveer uit als een ninja-werpster.

Het supramoleculaire deel ontstaat tussen die ribbels, en bouwt zich op uit een derde molecuul dat taps toeloopt.

Dat supramoleculaire deel kun je achteraf toevoegen (anders zou het niet uitwisselbaar zijn) maar een eenpotsreactie met alledrie de monomeren werkt ook. Ze vinden vanzelf hun plek in het hybride geheel.

Het lijkt er zelfs op dat de vorming van het supramoleculaire deel daarbij de vorming van de covalente ruggengraat versnelt. Als dat klopt is het volgens Stupp een geheel nieuwe manier om polymerisaties te katalyseren, maar verder uitgewerkt heeft hij dat kennelijk nog niet.

bron: Northwestern University