Publikacja w ACS Applied Materials & Interfaces (2025)

21 06 2025

Mikrożele polimerowe to kuliste, trójwymiarowe struktury o rozmiarach porównywalnych z cząstkami koloidalnymi. Niektóre z nich zaliczane są do tzw. materiałów „inteligentnych” ze względu na ich wrażliwość na różne czynniki środowiskowe. Szczególną grupę wśród mikrożeli stanowią układy elektroaktywne, zawierające związki elektroaktywne wbudowane w sieć polimerową. Elektroaktywne mikrożele zakotwiczone na powierzchniach przewodzących są intensywnie badane pod kątem zastosowań takich jak czujniki, biosensory, bramki logiczne oraz zaawansowane systemy dostarczania leków.

Naukowcy z Wydziału Chemii UW: mgr Paulina Gwardys, dr Kamil Marcisz, dr Damian Jagleniec; dr hab. Jan Romański, prof. ucz. oraz dr hab. Marcin Karbarz, prof. ucz. w artykule pt. Electroactive and Thermoresponsive Hybrid Microgel on a Gold Surface for Electrochemically Controlled Release of Active Substance opublikowanym w czasopiśmie ACS Applied Materials & Interfaces przedstawili elektrochemicznie indukowany system uwalniania substancji modelowej z monowarstwy mikrożelowej zakotwiczonej na powierzchni elektrody.

Otrzymany mikrożel, wykazujący zarówno właściwości termoczułe, jak i elektroaktywne, został oparty na N-izopropyloakryloamidzie, akrylanie sodu oraz pochodnej cystyny. Funkcję centrów elektroaktywnych pełnił polimer przewodzący – poli(3,4-etylenodioksytiofen) (PEDOT). Mikrożel został zakotwiczony na powierzchni elektrody złotej poprzez chemisorpcję, zachodzącą dzięki obecnym w środku sieciującym mostkom dwusiarczkowym. Następnie w strukturze monowarstwy mikrożelowej unieruchomiono dodatnio naładowany związek modelowy – fiolet krystaliczny – wykorzystując oddziaływania elektrostatyczne z grupami karboksylowymi w sieci polimerowej. Pod wpływem przyłożonego potencjału elektrochemicznego do elektrody pokrytej mikrożelem dochodziło do utleniania polimeru przewodzącego, co skutkowało generowaniem dodatnich ładunków. Powstające ładunki osłabiały istniejące wcześniej oddziaływania elektrostatyczne pomiędzy siecią mikrożelu a cząsteczkami barwnika, umożliwiając ich uwolnienie do otaczającego środowiska. W rezultacie otrzymany układ wykazuje wyjątkowy potencjał jako platforma do konstrukcji zaawansowanych systemów uwalniania kontrolowanych elektrochemicznie. Szczególnie istotna jest możliwość precyzyjnego sterowania ilością uwalnianej substancji za pomocą sygnału elektrochemicznego, co znacząco zwiększa funkcjonalność tego rozwiązania.

Opracowany materiał posiada duży potencjał aplikacyjny w biomedycynie, zwłaszcza w kontekście rozwoju nowej generacji urządzeń elektrochemicznych, takich jak implanty do podawania leków wewnątrz ciała czy platformy do przezskórnego dostarczania substancji czynnych.

Publikacja

P. Gwardys, K. Marcisz*, D. Jagleniec, J. Romański, M. Karbarz*, Electroactive and Thermoresponsive Hybrid Microgel on a Gold Surface for Electrochemically Controlled Release of Active Substance, ACS Applied Materials & Interfaces 2025 DOI: 10.1021/acsami.5c06165.

https://doi.org/10.1021/acsami.5c06165