Trong tương lai, khả năng khí đioxit cacbon được dẫn trực tiếp từ các nhà máy điện đến một cơ sở sản xuất cận kề để sử dụng làm nguyên liệu, thay vì được dẫn qua ống khói để phun vào khí quyển như hiện nay là điều hoàn toàn có thể, bởi vì CO2 không hẳn đã là một loại khí không mong muốn; nó là một nguồn cacbon tốt cho các quy trình như sản xuất polime chẳng hạn. Giờ đây qua công trình nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Angewandte Chemie các nhà khoa học Mỹ đã giới thiệu một quy trình hai bước, trong cùng một bình, để chuyển hóa CO2 và các epoxit thành các copolime polycarbonate khối, có chứa cả các vùng kỵ nước và vùng có khả năng hòa tan trong nước, và có thể tổng hợp thành các hạt nano hay các mixen.
CO2 và các epoxit (những hợp chất hoạt tính với một vòng gồm ba nhóm cấu tạo từ hai nguyên tử cacbon và một nguyên tử oxy) có thể trùng hợp để tạo thành các policarbonat trong các phản ứng sử dụng các xúc tác đặc biệt. Các quy trình này là một phương án thay thế thân thiện môi trường hơn so với các quy trình sản xuất thông thường và đã được một số các công ty giới thiệu. Tuy nhiên, do các polycarbonate gốc CO2 hiện tại có tính kỵ nước và không chứa các nhóm chức năng cho nên việc ứng dụng chúng bị hạn chế. Đặc biệt, các ứng dụng y sinh là nơi có thể sử dụng tốt các polycarbonate tương hợp sinh học hiện nay vẫn còn chưa được khai thác.
Một nhóm nghiên cứu dưới sự lãnh đạo của Donald J. Darensbourg cùng với các sinh viên tốt nghiệp thuộc trường Đại học Texas A&M của Mỹ đã mang đến một giải pháp. Đây là lần đầu tiên các nhà nghiên cứu có khả năng sản xuất các copolime polycarbonate khối amphiphilic (mang cả hai tính chất ưa nước và kỵ nước), trong đó cả hai vùng ưa nước và kỵ nước đều có gốc CO2. Chúng cũng có thể liên kết với một loạt các nhóm chức năng và nhóm điện tích vào trong polime. Do rất khó để tìm ra các đơn thể để tạo polycarbonate ưa nước, nên các nhà nghiên cứu đã sử dụng một thủ thuật, họ tiến hành trùng hợp trước và sau đó mới đính các nhóm có khả năng hòa tan trong nước vào.
Toàn bộ quy trình là phản ứng một bình (one-pot reaction), các nhà nghiên cứu đầu tiên tạo ra các vùng kỵ nước bằng cách trùng hợp CO2 và oxit propylene (thành phần epoxit). Cũng trong cùng bồn phản ứng đó, tiếp theo họ tiến hành thay đổi một đơn nguyên có tên allyl glycidyl ete (AGE): là một epoxit có một liên kết đôi trong chuỗi bên của nó và sau đó tiếp tục phản ứng trùng hợp. Polime có chứa AGE này hình thành trên cả hai đầu của chuỗi polycarbonate đã tổng hợp dẫn đến một copolime tam khối. Có thể kiểm soát được chính xác chiều dài của các khối. Tiếp theo các nhà nghiên cứu đã sử dụng phản ứng hóa học thiol-ene (một dạng phản ứng click) để ghép vào một nhóm hòa tan trong nước tại điểm có mối liên kết đôi. Đều này tạo khả năng có thể đính vào các nhóm axit và/hoặc bazơ mang điện tích dương hoặc âm trong những phổ pH nhất định. Một số polycarbonate amphiphilic được tạo ra bằng phương pháp này có khả năng tổng hợp thành các hạt nano hay các mixen trong một quy trình tự sắp xếp.
Quy trình này cùng với khả năng đính vào ví dụ như các hợp chất hoạt tính sinh học có thể mở ra thêm nhiều khả năng cho các ứng dụng y sinh.
Nguồn: theo Nasati, ngày 31/7/2015.