Karotten: Gut für Ihre Augen... und für abbaubare Polymere

Forscher haben eine aus β-Carotin gewonnene Verbindung in ein vollständig abbaubares Polymer eingearbeitet

23.02.2023 - USA

Karotten kommen in einem Regenbogen von leuchtenden Farben daher - rot, orange, gelb und violett-schwarz - aufgrund von Verbindungen, die Carotinoide genannt werden. Sie tragen zur Gesundheit der Augen bei, indem sie mit potenziell schädlichem UV-Licht reagieren. Interessanterweise ähneln die Molekularstrukturen von Carotinoiden, wie z. B. β-Carotin, den Bausteinen einiger Polymere. Jetzt haben Forscher, die im Journal of the American Chemical Society berichten, eine von β-Carotin abgeleitete Verbindung in ein Polymer eingebaut, das vollständig abbaubar ist.

Polymere und Kunststoffe, die aus natürlichen, biologisch abbaubaren Inhaltsstoffen bestehen, sind für die Verwendung in Verbraucherprodukten sehr begehrt. Durch die Verwendung von Indigo, Vanillin und Melanin haben Wissenschaftler biobasierte Polymere mit elektrisch leitenden Eigenschaften geschaffen, die für Energiespeicher, biomedizinische und sensorische Anwendungen interessant sind. Carotinoide sind eine weitere Gruppe natürlicher Verbindungen, von denen man annimmt, dass sie Ladungen übertragen können, aber sie wurden bei der Entwicklung von Polymeren noch nicht umfassend getestet. Ein weiterer möglicher Vorteil ist, dass sich diese Verbindungen in Gegenwart von UV-Licht und bestimmten Chemikalien auflösen. Daher wollten Azalea Uva, Angela Lin und Helen Tran eine Verbindung auf der Basis von Carotinoiden verwenden, um ein abbaubares Material herzustellen, das selektiv mit einer Säure und Sonnenlicht abgebaut werden kann.

Die Forscher kombinierten das aus β-Carotin gewonnene Carotinoid, ein 10-Kohlenstoff-Dialdehyd, mit p-Phenylendiaminen, einer Gruppe von Verbindungen, die in abbaubaren Polymeren verwendet werden, um drei verschiedene Poly(azomethine) herzustellen. Nach dem Trocknen reichten die Farben der resultierenden Materialien von Schwarz bis Hellrot.

In ersten Experimenten stellte das Team fest, dass die leuchtend rote Version - hergestellt aus p-Phenylendiamin mit zwei Hexyl-Seitenketten - der beste Kandidat für weitere Tests war. Das Material zerfiel in sauren Lösungen vollständig in seine ursprünglichen Bestandteile, die möglicherweise wiedergewonnen werden konnten. Wenn jedoch sowohl Säure als auch künstliches Sonnenlicht verwendet wurden, beschleunigte sich dieser Prozess. Und nach einem längeren Zeitraum zerfiel die Probe noch weiter in kleinere Dialdehyde und andere Verbindungen. Der nächste Schritt besteht darin, die Fähigkeit dieses neuen, vollständig abbaubaren Polymers zu untersuchen, Elektrizität zu leiten, so die Forscher.

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