Met cafeïne als katalysator kun je niet-toxische polymeergels synthetiseren. In principe moet je zulke caffeine catalyzed gels (CCG’s )kunnen gebruiken als drager voor geneesmiddelen of ondergrond voor weefselkweek, claimen MIT-onderzoekers Giovanni Traverso, Robert Langer en collega’s in het tijdschrift Biomaterials.

Ze maken gebruik van het feit dat cafeïne een zwakke base is, net sterk genoeg om labiele carbonzuren te deprotoneren. In dit geval citroenzuur, dat per molecuul drie van die COOH-groepen heeft.

Eenmaal gedeprotoneerd kan COO^- op zijn beurt de ringopening katalyseren van epoxygroepen. Die zitten aan de uiteinden van de andere bouwsteen van de gel: een diglydicylether van korte ketens van polyetheen- of polypropeenglycol, met eventueel een beetje polypropeenoxide er tussendoor. Na die ringopening reageren de uiteinden vanzelf met het citroenzuur zodat je een netwerk krijgt.

Het lijkt een beetje op het Glycix-copolymeer dat sinds 2011 wordt ontwikkeld aan de UvA. Maar terwijl Glycix is ontworpen als hard, harsachtig materiaal, zijn de CCG’s wat zachter geformuleerd, al zijn ze wel vormvast.

Een ander punt is dat CCG’s in zekere mate zelfherstellend zijn. Na uitharding zijn er nog wat citroenzuur-COOH’s over die de vorming van nieuwe covalente (ester)bindingen kunnen katalyseren en zo een breuk kunnen herstellen. Het kost wel energie maar verwarmen tot 90 °C is in de praktijk voldoende. Hetzelfde gebeurt wanneer je het materiaal niet doormidden scheurt maar alleen maar vervormt: na de warmtebehandeling is de vormverandering permanent.

Voor medische toepassingen heeft cafeïne nog twee voordelen. Het blijft uiteraard in de gel zitten maar dat geeft niet, omdat het in deze hoeveelheden niet giftig is. En het levert een dermate mild proces op dat geneesmiddelen, die je van tevoren door de reagentia mengt, de reacties makkelijk overleven.

Je kunt ze trouwens ook laten meereageren, zodat ze in de oorspronkelijke vorm weer vrijkomen zodra de CCG biologisch wordt afgebroken. De onderzoekers hebben het in vitro geprobeerd met artesunaat, een malariamedicijn, en het leek inderdaad te werken.

bron: MIT