molekyyligaarten

Molekyyligaarten on kemiallinen prosessi, jossa pienemmät molekyylit tai sivuketjut kiinnitetään toisiinsa tai toisen materiaalin pintaan. Tämän kiinnityksen seurauksena muodostuu graft-kopolymereita tai pintaan kiinnitettyjä kerroksia, joiden ominaisuuksia voidaan säätää esimerkiksi hydrofilisyyden, biokompatibiliteetin, tarttuvuuden tai katalyyttisen aktiivisuuden osalta.

Yleisimmät lähestymistavat ovat grafting onto ja grafting from. Grafting onto -menetelmässä valmiiksi muodostetut sivuketjut kiinnitetään olemassa olevaan runkoon tai pintaan. Grafting from -menetelmässä kiinnityspisteistä aloitetaan polymerointi, jolloin sivuketjuja rakennetaan suoraan rungon tai pinnan päälle. Käytettyjä tekniikoita ovat kontrolloitu polymerointi, kuten ATRP ja RAFT, sekä klik-reaktiot, jotka mahdollistavat tarkasti säädetyn kiinnittymisen.

Ominaisuudet ja mittaaminen riippuvat käytetystä järjestelmästä, mutta yleisiä huomioita ovat graft-häviöiden ja tiheyden hallinta sekä kerroksen paksuus. Pintamuokkauksia voidaan karakterisoida spektroskopialla, XPS:llä, ellipsometrialla, kontakti- tai liukuvuuskokeilla sekä AFM- tai elektronimikroskopialla.

Sovellukset ovat monipuolisia: pintaluidot ja biointerfaces sekä biokompatibiliteetin parantaminen, katalyyttien tukirakenteet, nanokomposiitit sekä sensorit ja biomolekyylihiennoittelu. Esimerkkejä ovat polymeerijuovat pinnalla, kuten PEG- tai polystyreeni-sivuketjut, sekä erilaiset pinta- ja materiaaliratkaisut, joilla säädetään vuorovaikutuksia nesteiden kanssa.

Haasteisiin kuuluvat graft-tiheyden ja kerroksen tasaisuuden hallinta, kiinnittymisen tehokkuus sekä skaalautuvuus teollisiin prosesseihin. Molekyyligaarten-kehitys jatkuu erityisesti kontrolloitujen polymerointien ja sivuketjujen suunnittelun saralla, mikä laajentaa niiden sovelluksia materiaali- ja biolääketieteen aloilla.