funktionalisoinneissa

Funktionalisoinneissa tarkoitetaan prosessia, jossa molekyyliin, materiaaliin tai pintaan liitetään tarkoituksellinen funktionaalinen ryhmä tai ryhmät. Tämä muuttaa usein kemiallista reaktiivisuutta, liukoisuutta sekä vuorovaikutuskykyä muiden aineiden kanssa, ja tavoitteena on parantaa ominaisuuksia kuten reaktiivisuutta, kestävyyttä, adhesiota tai biologista tunnistettavuutta.

Kohteina ovat erityisesti kemialliset molekyylit (orgaaniset yhdisteet), polymeerit ja materiaalit sekä erilaiset pinnat. Funktionalisointia käytetään esimerkiksi uusien ryhmien lisäämiseen sivuketjuihin, pintapinnoitteiden muokkaukseen sekä biokonjugaatioihin. Eroja on sen mukaan, tehdäänkö muutos rakenteellisesti (kemiallinen muutos molekyylissä) vai pinnalla (pintafunktionalointi).

Menetelmät vaihtelevat kohteen mukaan, mutta yleisiä lähestymistapoja ovat esteröinti, amidointi, alkylaatio ja halogenointi; C-H-aktivointi mahdollistaa ryhmien lisäämisen suoraan hiiliatomien läheisyyteen. Click-chemistry, kuten azide-alkyne cycloaddition, on suosittu konjugaatio-tekniikka. Pintafunktionalisoinnissa käytetään silanointia, grafting-polimerointia sekä plasma- tai UV-aktivoituja menetelmiä.

Sovellukset kattavat lääke- ja diagnostiset konjugaatit, sensorit sekä elektroniset ja katalyyttiset materiaalit. Biokonjugointeja käytetään proteiinien, fluoroforien ja muiden merkkien kiinnittämisessä tutkimuksessa ja terapeuttisissa sovelluksissa. Funktionalisointi mahdollistaa myös paremman liimaus- ja tarttuvuuskyvyn sekä materiaalien kestävyyden.

Haasteita ovat regio- ja chemoselektiivisyys, funktionaalisten ryhmien yhteensopivuus, skaalaus, kustannukset sekä ympäristövaikutukset. Tutkimuksessa ja käytännössä vaaditaan asianmukaista karakterisointia, kuten NMR- ja MS-analyysiä sekä pintojen XPS- sekä mikroskooppisia tekniikoita.