Nya polymermaterial för organisk syntes i vatten
Den kemiska industrin tillverkar ständigt nya ämnen för att till exempel användas i läkemedel, i nya aromer för livsmedelsindustrin eller i tvättmedel för bättre tvättegenskaper. Oftast sker detta genom att man blandar olika substanser i lösning och låter dem reagera med varandra. Ett alternativt sätt att åstadkomma nya ämnen är fastfassyntes där man fäster något av de ingående ämnena vid små ”plastpärlor”. Jonas Engström har i sitt doktorsarbete på Chalmers studerat en särskild polymer, polyvinylpyrrolidon (PVP) för detta ändamål.
Det ”klassiska” sättet att tillverka nya ämnen är att helt enkelt blanda de ingående byggstenarna (reaktanterna) och låta dem reagera under lämpliga förhållanden. När reaktionen är klar och den önskade produkten har bildats står man nästan alltid inför ett separationsproblem – hur ska produkten isoleras från oreagerat startmaterial, eventuella biprodukter och annat oönskat material i reaktionsblandningen? Även om många metoder finns tillgängliga för att uppnå denna separation så är de ofta både tidskrävande och arbetskrävande.
Ett alternativt tillvägagångssätt är att använda sig av så kallad ”fastfassyntes”. I denna metod fästs någon av den önskade produktens ingående byggstenar vid små pärlor av tvärbundna polymerer. Polymerpärlorna, som är 50-300 µm i diameter, kan liknas vid garnnystan där alla trådar är hopknutna så att de bildar en löst knuten ”nätboll”. Genom att fästa någon av de ingående byggstenarna vid polymerpärlorna underlättas isoleringen av produkten efter reaktionen. Produkten är bunden till pärlorna som är tillräckligt stora för att fastna i ett vanligt filter. Oönskat material kan därför helt enkelt sköljas bort genom filtret. Sedan kan man bygga vidare på den polymerbundna produkten eller koppla loss den med en kemisk reaktion för att erhålla den i ren form.
Fastfassyntes som metod uppfanns redan på 1960-talet och har använts i otaliga kemiska synteser. Polymerpärlorna som används tillverkas nästan alltid av polystyren. En nackdel med polystyren är dess hydrofoba karaktär som gör att pärlorna inte kan användas i vatten. Trots att alternativ till polystyren redan finns tillgängliga motiveras sökandet efter ytterligare alternativ av att varje ny typ av material ger nya unika reaktionsbetingelser.
– I mitt forskningsprojekt har vi tillverkat pärlor av polyvinylpyrrolidon (PVP) för detta ändamål. Dessa kan användas både i vatten och i flera organiska lösningsmedel, säger Jonas Engström.
Ingen har tidigare framställt pärlor helt baserade på PVP eftersom denna polymer byggs upp av enheter (monomerer) som är svåra att koppla ihop med andra sorters monomerer. Bildligt talat gör detta att det är väldigt svårt att på ett kontrollerat sätt knyta ihop trådarna i ”nätbollarna” och att införa handtag där produktens byggstenar kan fästas. Genom att tillverka nya varianter av PVP:s egna monomerer har detta problem kunnat undvikas.
– Förutom att möjliggöra tillverkning av PVP-baserade pärlor, kan de nya monomererna även användas till att framställa andra funktionella PVP-baserade material. Vi har bl.a. tillverkat material med attraktiva egenskaper för distribution av läkemedel i kroppen samt bärarmaterial för katalysatorer med skräddarsydda löslighetsegenskaper. Resultaten innebär en utvidgning av det redan enorma användningsområdet för polyvinylpyrrolidon, fortsätter Jonas Engström.
Avhandlingen ”Functional Copolymers of Polyvinylpyrrolidone” försvaras vid en offentlig disputation på Chalmers den 31 mars kl 10.15 i sal HA2, Hörsalsvägen 4, Göteborg.
Jonas Engström är uppväxt i Sunne i Värmland. Han har studerat på Karlstads universitet och arbetat i Uppsala på nuvarande GE Healthcare innan han började sin forskarutbildning på Chalmers.
Kontaktinformation
Mer information
Jonas Engström, Institutionen för kemi- och bioteknik, Polymerteknologi, Chalmers,
tel: 031-772 82 27, e-post: enjo@chalmers.se
