"Toward activation of polyethylene@silica particles: towards ceramic surfactants". H. Naor, H. Elimelech, D. Avnir. JOURNAL OF SOL-GEL SCIENCE AND TECHNOLOGY. In press.
DOI: 10.1007/s10971-012-2702-1
The fabrication of “switch-on” amphiphilic submicrometer hybrid
particles of cross-linked polyethylene (XPE)@silica is described.
The synthesis of the particles is based on the simultaneous
cross-linking of PE and the polycondensation of tetraethoxysilane
in hot, surfactant-stabilized O/W micelles. Thermal
activation of the particles results in particles with amphiphilic
behavior.
It is proposed that the thermal activation triggers partial
phase-separation which pushes some of the PE chain to the surface,
in a heterogeneous way. By this, on each particle two halves
can be identified which differ in their degree of hydrophobicity
(“Janus” structure), thus giving rise to the surfactant
activity. The particles were intensively characterized before and
after the thermal activation and their amphiphilic behavior
was demonstrated. By the approach described in the paper it is
in principle possible to design a library of functionalities
out of a single surface active agent species. This was demonstrated
by the thermal activation of functionalized composite
particles of dyes@XPE@silica and of the triple hybrid Ag@XPE@silica.
Full material characterization is provided, including SEM,
TGA, surface area analysis, antibacterial tests and zeta potential
measurements.
Se describe la fabricación de partículas híbridas submicrométricas amfifílicas "activas" de polietilenglicol con enlaces entrecruzados (XPE)@dióxido de silicio. La síntesis de las partículas se basa en la ocurrencia simultánea de la formación de enlaces entrecruzados de PE y de la policondensación de tetraetoxisilano en micelas O/W (aceite/agua) calientes estabilizadas con tensoactivos. La activación térmica de las partículas da lugar a partículas con un comportamiento amfifílico. Se propone que la activación térmica desencadena una separación de fase parcial que lleva, de manera heterogénea, a algunas de las cadenas de PE hacia la superficie. Debido a esto, en cada partícula se pueden distinguir dos mitades, que difieren entre sí por su grado de hidrofobicidad (estructura de "Janus"), permitiendo la acción de los tensoactivos. Las partículas fueron caracterizadas con cuidado antes y después de la activación térmica, y se demostró su comportamiento amfifílico. Debido al enfoque usado en este trabajo, en principio es posible diseñar toda una biblioteca de funcionalidades que van más allá de una simple superficie con especies de agentes activos. Esto se demostró por medio de la activación térmica de partículas compuestas funcionalizadas de colorantes@XPE@dióxido de silicio y de la tres veces híbrida Ag@XPE@dióxido de silicio. Se muestra la caracterización completa del material, incluyendo SEM, TGA, análisis de área superficial, estudios antibacterianos y mediciones de potencial zeta.
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