Efektivní a ekologická výroba pokročilých vodivých a netoxických (bio)materiálů a kompozitů založených na polypyrrolu
Popis technologie
| Název technologie: | Efektivní a ekologická výroba pokročilých vodivých a netoxických (bio)materiálů a kompozitů založených na polypyrrolu |
|---|---|
| Motivace: |
Vodivý polymer polypyrrol (PPy) vykazuje dobrou elektrickou vodivost, stabilitu a biokompatibilitu, která ho předurčuje pro využití nejen v elektronice (baterie, superkondenzátory), ale hlavně v biomedicíně. Standardní metody syntézy PPy jsou však často spojeny s využitím silných oxidačních činidel a toxických látek. PPy je navíc relativně křehký a obtížně opracovatelný. Proto je většinou využíván ve formě kompozitů, kdy se ovšem často pouze vmíchává do matrice. Protože není v matrici nijak ukotven, dochází při namáhání kompozitu k jeho degradaci, uvolnění PPy a snížení jeho užitných vlastností, což brání jejich průmyslovému využití. Motivací pro vynález bylo vyvinout novou, jednodušší a "zelenější" technologii přípravy vodivých materiálů a kompozitů s PPy, která by překonala současná řešení a dovolila PPy pevně navázat na matrici, což by zvýšilo jejich stabilitu, bezpečnost a životnost, a zlevnilo výrobu, a eliminovalo či snížilo potřebu oxidantů či složitých modifikací. |
| Popis: |
Technologie se týká způsobu přípravy vodivých kopolymerů a kompozitů na bázi polypyrrolu (PPy) s nízkou toxicitou a vylepšenou stabilitou, vhodných zejména pro biomedicínské a environmentální aplikace. Metodu lze využít pro přípravu vodivých kompozitních (nano)částic, (nano)vláken, membrán, či hydrogelů a 3D porézních struktur. Metoda staví na využití polysacharidů z obnovitelných zdrojů (celulóza, alginát, k. hyaluronová, dextran…). Polysacharidy jsou v prvím kroku selektivně oxidovány na dialdehyd polysacharidu (DAP), přičemž použité oxidační činidlo lze regenerovat i v průmyslovém měřítku. Klíčovým krokem metody je využití spontánní reakce mezi aldehydickými skupinami DAP a pyrrolem, vedoucí k tvorbě stabilních kovalentních vazeb. Tato reakce probíhá ve vodném prostředí za mírných podmínek a je vysoce efektivní. Následně se navázané pyrrolové cykly začnou samovolně propojovat do (ko)polymerů (DAP-PPy). Tento proces je značně urychlem mírným zvýšením teploty. Odpadá tak nutnost využívat jiné polymerační metody. DAP při této reakci tak funguje jako templát pro tvorbu (ko)polymerů s PPy. Lze tak připravit různé materiály, od nano/mikročástic, přes (nano)vlákna, vodivou přízi a textilie, až po vodivé hydrogely urychlující hojení ran. Vzniklé (ko)polymery totiž vykazují silné protizánětlivé vlastnosti a velmi nízkou toxicitu v porovnání s jinými materiály založenými na PPy, což je předurčuje pro biomedicínské aplikace. Kromě polysacharidů je možné jako templáty pro (ko)polymeraci využít také různé další hydrofilní polymery (např. polyamid), které lze roztokem DAP impregnovat. Připravené (ko)polymerní templáty lze následně využít jako matrice pro přípravu vodivých kompozitů v kombinaci s tradičními metodami přípravy PPy. Při polymeraci pyrrolu v přítomnosti matrice totiž dochází k růstu řetězců PPy preferenčně na povrchu matrice, začlenění (ko)polymerů do rostoucích řetězců PPy, a tím k pevnému spojení matrice a vodivého polymeru. To zvýší odolnost a stabilitu PPy kompozitů a snižuje potřebné množství reaktantů. |
| Komerční využití: |
Technologie nabízí efektivnější a ekologičtější cestu k výrobě pokročilých vodivých a netoxických (bio)materiálů a kompozitů s vodivým polymerem PPy, a značným potenciálem v odvětvích jako je biomedicína, nositelná elektronika, senzory a skladování energie. Technologie je značně univerzální, a lze tak využít řadu různých substrátů, zejména z obnovitelných zdrojů, a připravit širokou škálu různých materiálů (částice, vlákna, hydrogely…). Díky spontánní tvorbě kovalentních vazeb s DAP je PPy v materiálech pevně ukotven, což zabraňuje jeho uvolňování z matrice. Kompozity připravené touto metodou tak vykazují vyšší odolnost a delší životnost. Zjednodušení výrobního procesu, využití obnovitelných zdrojů a eliminace toxických látek může vést ke snížení nákladů a zlepšení bezpečnosti výroby. Biologické testy těchto materiálů naznačují velmi nízkou toxicitu, schopnost potlačovat záněty a urychlovat hojení. Vodivost kompozitů je přitom srovnatelná s těmi připravenými pomocí tradičních metod. V současné době probíhá příprava pro klinické testování prostředků pro hojení chronických ran na bázi hydrogelů, vývoj membránových (bio)senzorů, vodivých tkanin a vysoce porézních 3D houbiček pro elektrokatalýzu. |
| Status IP ochrany: |
Přihláška vynálezu PV 2023-246 v řízení v ČR https://isdv.upv.gov.cz/doc/FullFiles/Applications/2023/PPVCZ2023_0246A3.pdf PCT https://cz.espacenet.com/publicationDetails/originalDocument?CC=WO&NR=2025002490A1&KC=A1&FT=D&ND=3&date=20250102&DB=EPODOC&locale=cz_CZ# |
| Fáze vývoje technologie: |
Fáze 2Odpovídá TRL 3 a TRL 4 Výzkum proveditelnosti. Dochází k reálnému návrhu technologie a k prvotním testům v laboratoři vedoucím k upřesnění požadavků na technologii a jejích schopností.
|
| Strategie pro hledání partnera: | Investice Co-development Licencování Spin-off Spolupráce |
| Další informace: | |
| Ilustrační obrázky: | Žádný obrázek není vložen |
| Kategorie: | Farmacie Diagnostika Chemie |
| Vlastník technologie: | Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně |
