Funktionalisoituja

Funktionalisoituja ovat aineet, joiden pinnalle tai molekyylirakenteeseen on kiinnitetty toiminnallisia ryhmiä siten, että niiden kemiallinen tai fyysinen käyttäytyminen muuttuu. Termiä käytetään erityisesti kemian ja materiaalitieteen yhteydessä, kun kuvataan esimerkiksi pinnan funktionalisointia, nanopartikkelien konjugointia biosi tai katalyyttisten ominaisuuksien parantamista. Funktionalisointi voi tapahtua kovalenttisesti tai ei-kovalenttisesti, ja sen tavoitteena on esimerkiksi lisätä reaktiivisuutta, parantaa dispersoituvuutta, muuttaa solubiliutta tai lisätä biokompatibiliteettia.

Yleisiä lähestymistapoja ovat kovalenttinen ja ei-kovalenttinen funktionalisointi. Kovalenttisessa kiinnityksessä pintaan tai molekyyliin kiinnitetään pysyviä toiminnallisia ryhmiä esimerkiksi kiinnitysreaktioilla tai silanisaation kautta, jolloin ominaisuudet muuttuvat pysyvästi. Ei-kovalenttisessa Funktionalisoinnissa käytetään kiinnikkeitä kuten adsorptio, elektrostaattiset vuorovaikutukset tai monimutkaisemmissa menetelmissä vuodostus ja interkationit. Käytettyjä tekniikoita voivat olla myös klikkireaktiot, jotka mahdollistavat tarkasti suunnitellut liitokset.

Esimerkkejä funktionalisoiduista aineista ovat esimerkiksi funktionalisoidut silikaattipinnat organosilaaniyhdisteillä, kuten amino- tai karboksilo-ryhmillä; grafenissä tai grafiinioksidissa tapahtuva kiinnitys; kultapartikkelien pintaan kiinnitetyt thioliliittimet sekä polymeerit, joihin on kiinnitetty PEG- tai biokonjugointiin soveltuvia ryhmiä. Käytännön sovelluksia ovat katalyyttiset pinnoitteet, sensorit sekä lääke- ja biokonjugaatioissa käytettävät nanopartikkeliratkaisut.

Mittauksessa funktionalisoinnin laajuus ja vahvuus selvitetään usein spektroskopian ja lämpöanalyysin menetelmillä, kuten FTIR-, XPS-, NMR- ja TGA-tutkimuksilla, sekä käyttökohteisiin liittyvillä karakterisoinneilla kuten mikroskopialla tai dispersio-analyyseillä. Onnistuneen funktionalisoinnin varmistaminen edellyttää sekä kemiallisten ryhmien läsnäolon että niiden toimivuuden todentamista sovelluskontekstissa.