Funktionalisaatioita

Funktionalisaatioita tarkoitetaan prosesseja, joissa aineeseen tehdään kontrolloituja muutoksia siten, että sen pinta tai molekyylirakenteeseen lisätään toiminnallisia ryhmiä tai ominaisuuksia. Tällaiset muutokset mahdollistavat erilaisia tavoitteita, kuten parempi reaktiivisuus, kiinnittyvyys, liukoisuus tai biologinen tunnistettavuus. Funktionalisaatioita sovelletaan sekä pienimolekyylien että suurempien materiaalien, kuten nanopartikkelien, polymeerien ja pintarakenteiden, muokkauksessa.

Tyypillisiä menetelmiä ovat pintafunktionalisaatiot kuten silanointi, click-reaktiot (esim. azide–alkyne), amidointi- ja esteröintireaktiot sekä diazonium- ja karboksylaattikonjugaatit. Näissä reaktioissa kiinnitetään halutut ryhmät vakaasti ja usein mahdollisimman kontrolloidusti. Reaktiot valitaan sovelluksen mukaan siten, että ne soveltuvat vesiliuoksiin, ovat luotettavia ja skaalautuvia.

Sovellukset kattavat muun muassa lääke- ja bioteknologia, joissa funktionalisaatio kehittää kohdennetun kuljetuksen, diagnostiset anturit sekä kuvantamismenetelmät. Materiaalitekniikassa toiminnallisia pintoja käytetään katalyyttien pinnoitukseen, antureiden suorituskyvyn parantamiseen sekä elektronisten laitteiden liitännäisiin liittyvien ominaisuuksien luomiseen. Lisäksi voidaan muokata polymeerien biokompatibiliteettia ja mekaanisia ominaisuuksia.

Haasteita ovat kontrollin ja toistettavuuden varmistaminen, reaktioiden stabiilisuus, puhdistus sekä skaalautuvuus. Biologisessa ympäristössä korostuvat yhteensopivuus ja turvallisuus sekä kustannusten hallinta. Tutkimuksessa kehitetään yhä kehittyneempiä konjugaatio-tekniikoita sekä ympäristöystävällisiä, kestäviä ja säädeltäviä menettelyjä.