ENGINEERINGNET.BE - Supramoleculaire polymeren zijn grote structuren opgebouwd uit kleine moleculen. Die worden bij elkaar gehouden door reversibele interacties zoals vanderwaalskrachten of waterstofbruggen. Dat maakt hen dynamisch, net zoals de materialen die we vinden in de natuur.
Het maken van synthetische biomaterialen met hetzelfde niveau van functionaliteit als in de natuur is echter niet zo simpel als het mengen van een aantal moleculen in een potje.
Om de beste bouwstenen te kunnen selecteren en zo de kans op een succesvol biomateriaal te vergroten, besloot promovenda Sandra Schoenmakers een stap terug te doen. “Door eerst goed te kijken naar de eigenschappen van de supramoleculaire polymeren hopen we fundamenteel inzicht te krijgen in de materialen voordat hun complexiteit wordt vergroot.”
"Supramoleculaire polymeren worden gekenmerkt door drie eigenschappen die elkaar beïnvloeden: hun structuur, dynamiek en functie," aldus Schoenmakers. “De relatie tussen de structuur en functie wordt vrij frequent beschreven in de literatuur, maar de dynamiek wordt vaak vergeten. Ik heb daarom vooral gekeken naar de relatie tussen de structuur en dynamiek van de supramoleculaire polymeren.”
Hiertoe kroop Schoenmakers achter de elektronenmicroscoop. Daar bekeek ze met vergrotingen tot wel 25.000 keer allerlei supramoleculaire assemblages, gebaseerd op hetzelfde basis molecuul: benzeen-1,3,5-tricarboxamides (BTAs).
“We ontdekten dat sommige supramoleculaire polymeren, waarvan we dachten dat het enkele ketens van moleculen waren, eigenlijk bestaan uit twee ketens van moleculen die om elkaar heen draaien als een dubbele helix.”
Om de dynamiek te bestuderen gebruikte zij een andere techniek: waterstof/deuterium uitwisseling gecombineerd met massaspectrometrie. Deze techniek liet zien dat niet alle moleculen in de polymeren even dynamisch zijn.
Schoenmakers: “We hebben ontdekt hoe we de gewenste supramoleculaire structuur en dynamiek kunnen krijgen door te spelen met de chemische structuur of door verschillende bouwstenen te mengen."
"Deze kennis heb ik vervolgens gebruikt om met collega’s te kijken naar de eerste functionele supramoleculaire polymeren gebaseerd op BTAs, en om hun compatibiliteit met biologische omstandigheden te onderzoeken. We weten nu dat BTAs geschikte biomaterialen zijn, en met deze basiskennis kunnen we gerichter nieuwe synthetische biomaterialen ontwikkelen.”
