PVP to nazwa polimeru syntetycznego chętnie stosowanego w przemysłach: farmaceutycznym, kosmetycznym i spożywczym. Jest biokompatybilny, a więc może być wykorzystywany wszędzie tam, gdzie ma kontakt z ciałem ludzkim. To nośnik leków. Pełni też funkcję wiążącą i wypełniającą, np. w kosmetykach. Otrzymywanie go w formie wysokoczystej nie jest jednak proste, ponieważ wymaga kontroli procesu polimeryzacji i parametrów makrocząsteczek. Nic więc dziwnego, że naukowcy na całym świecie prowadzą badania usprawniające proces produkcji PVP. Jedno z takich rozwiązań opatentowali badacze związani z Uniwersytetem Śląskim w Katowicach, a prezentuje je dr inż. Paulina Maksym z Wydziału Nauk Ścisłych i Technicznych UŚ.

Fotokomora wysokociśnieniowa do prowadzenia wysokociśnieniowej polimeryzacji z użyciem światła

– W przypadku PVP (poliwinylopirolidonu) mówimy o materiałach polimerowych do zastosowań specjalnych, a do takich należą materiały wykorzystywane w przemysłach farmaceutycznym, spożywczym czy kosmetycznym. To już kolejne opatentowane przez nasz zespół rozwiązanie. Już wcześniej opracowaliśmy syntezę polimeru PVP w oparciu o tzw. termicznie indukowaną polimeryzację rodnikową w warunkach wysokiego ciśnienia. Tym razem jednak zastosowaliśmy inny bodziec inicjujący cały proces, a jest nim światło – mówi dr inż. Paulina Maksym.

Zespół, w którym pracuje naukowczyni, specjalizuje się w stosowaniu wysokiego ciśnienia w procesie polimeryzacji. Jest ono m.in. katalizatorem reakcji, a więc czynnikiem, który przyspiesza jej przebieg. W praktyce oznacza to, że naukowcy w znacznie krótszym czasie są w stanie uzyskać większe przereagowanie monomeru. To skraca nie tylko czas, lecz również energię potrzebną do produkcji interesującego materiału. Co ważne, w tych warunkach nie trzeba już dodawać katalizatorów metalicznych, które zwiększałyby toksyczność produktu.

– W zastosowaniach specjalnych, o których wspominałam, ma to duże znaczenie – podkreśla badaczka.

Reakcje w ramach opatentowanego rozwiązania prowadzono w szerokim zakresie ciśnień – nawet do 500 MPa, a także temperatur – od 5°C do 60°C. W ten sposób zostały uzyskane polimery PVP o dużej czystości i różnym ciężarze cząsteczkowym.

– Co więcej, byliśmy w stanie otrzymać interesujący nas produkt o bardzo dobrych właściwościach w czasie od kilku do kilkunastu minut – podkreśla dr inż. Paulina Maksym.

Obecnie metody te są rozwijane dzięki specjalistycznej aparaturze do prowadzenia wysokociśnieniowej polimeryzacji z użyciem światła. Naukowcy mają do dyspozycji laboratorium, którym może pochwalić się niewiele zespołów na świecie. Sprzęt, o którym mowa, to supernowoczesna komora wysokociśnieniowa do badań optycznych ze specjalnymi szafirowymi okienkami, mogącymi doprowadzić światło o dowolnej długości fali, inicjujące proces polimeryzacji w warunkach wysokiego ciśnienia.

– Warto dodać, że metoda ta rozwijana jest w zespole prof. Mariana Palucha i prof. Kamila Kamińskiego od wielu lat. Jesteśmy też członkiem interdyscyplinarnej grupy badawczej Silesia MacroSynth Group, zrzeszającej fizyków, chemików i materiałoznawców z Uniwersytetu Śląskiego, którzy z niej korzystają – mówi współautorka patentu.

– Stale współpracujemy też ze spółka celową SPIN-US Sp. z o.o., która wspiera nas w procesie komercjalizacji opracowanych rozwiązań – dodaje.

Dr inż. Paulina Maksym podkreśla także znaczenie nowych kontaktów badawczych, które nawiązuje dzięki międzynarodowym stażom naukowym. Pierwszy roczny staż odbyła w Stanach Zjednoczonych w Carnegie Mellon University w Pittsburghu w zespole prof. Krzysztofa Matyjaszewskiego, gdzie rozwijała technologie wysokociśnieniowe. Obecnie rozpoczęła drugi staż w ramach prestiżowego indywidualnego stypendium Marii Skłodowskiej-Curie.

– Pracuję w Royal College of Surgeons in Ireland (RCSI) w Dublinie, gdzie zajmuję się produkcją materiałów polimerowych na bazie peptydów do zastosowań specjalnych jako nośników genów. Rozwijam też technologię druku 3D – podsumowuje badaczka z Uniwersytetu Śląskiego.

Autorami opatentowanego sposobu otrzymywania poli( winylopirolidonu) są naukowcy związani z UŚ: dr inż. Andrzej Dzienia, dr inż. Paulina Maksym, dr hab. Magdalena Tarnacka, prof. UŚ, prof. dr hab. Marian Paluch oraz prof. dr hab. Kamil Kamiński.