Complex coacervates in complex environments
Complexe coacervaten in complexe omgevingen
Complexe coacervatie ontstaat wanneer twee tegengesteld geladen polymeren bij elkaar komen en zich scheiden in een dichte, polymeerrijke fase en een verdunde omringende fase. Dit verschijnsel komt voor in biologische systemen en heeft potentiële toepassingen op gebieden zoals medicijnafgifte, wondgenezing en energietechnologie. Het gedrag van coacervaten is sterk afhankelijk van hun omgeving, maar het blijft een uitdaging om te begrijpen hoe verschillende omstandigheden coacervatie beïnvloeden. Nayan Vengallur Haridasan gebruikte computersimulaties om te onderzoeken hoe coacervaten zich gedragen onder steeds complexere omstandigheden.
Allereerst wordt aangetoond dat omringende polymeren de vorming van coacervaten kunnen bevorderen doordat ze het systeem verdichten, terwijl onderling verbonden polymeernetwerken hun groei kunnen beperken en hun interne structuur kunnen veranderen. Deze resultaten helpen verklaren hoe coacervaten zich kunnen gedragen in de dicht opeengepakte en beperkte omgevingen die in biologische materialen voorkomen.
Daarnaast onderzocht Vengallur Haridasan hoe elektrische velden kunnen worden gebruikt om coacervaten te sturen. Onder invloed van een elektrisch veld rekken geladen polymeren uit, bewegen ze en richten ze zich in de richting van het veld. Hierdoor verandert het stromingsgedrag van het coacervaat. Dit laat een mogelijke manier zien om de eigenschappen van coacervaten actief te beïnvloeden.
Tot slot zijn watervrije, geladen polymere materialen onderzocht die bekendstaan als Compleximers. Hun eigenschappen kunnen worden geregeld door de moleculaire structuur van de polymeren aan te passen. Dit geeft inzicht in hoe moleculair ontwerp de dichtheid, beweeglijkheid en mechanische eigenschappen beïnvloedt.
Door crowding, opsluiting, externe aandrijving en oplosmiddelvrije omstandigheden binnen één simulatiekader te onderzoeken, breidt dit proefschrift het onderzoek naar coacervatie uit voorbij geïdealiseerde systemen. Het laat zien hoe omgevingsfactoren kunnen worden benut om het gedrag van coacervaten te beïnvloeden. Inzicht in deze wisselwerking vormt een basis voor het ontwikkelen van responsieve en instelbare polymere systemen voor toekomstige toepassingen.