Hvad er Smart Polymerer?

Hvordan stimulerende reaktive polymerer anvendes i bioteknologi

Smarte polymerer eller stimulus-reaktive polymerer er materialer sammensat af polymerer, der reagerer på en dramatisk måde til meget små ændringer i deres omgivelser. Forskere, der studerer naturlige polymerer, har lært, hvordan de opfører sig i biologiske systemer, og bruger nu disse oplysninger til at udvikle lignende menneskeskabte polymerstoffer med specifikke egenskaber. Disse syntetiske polymerer er potentielt meget nyttige til en række anvendelser, herunder nogle relateret til bioteknologi og biomedicin.

Hvordan Smart Polymerer bruges

Smarte polymerer bliver stadig mere udbredt, da forskere lærer om kemi og udløsere, som fremkalder konformationsændringer i polymerstrukturer og udformer måder at udnytte og kontrollere dem. Nye polymere materialer formuleres kemisk, som sanser specifikke miljømæssige ændringer i biologiske systemer og justerer på en forudsigelig måde, hvilket gør dem nyttige værktøjer til lægemiddelafgivelse eller andre metaboliske kontrolmekanismer.

På dette relativt nye område inden for bioteknologi synes de potentielle biomedicinske anvendelser og miljømæssige anvendelser for intelligente polymerer at være grænseløse. I øjeblikket er den mest udbredte anvendelse af intelligente polymerer i biomedicin til specifikt målrettet levering af lægemidler.

Klassificering og kemi af smarte polymerer

Siden adventen af lægemidler med tidsbegrænset frigivelse har forskere været udsat for problemet med at finde måder at levere stoffer til et bestemt sted i kroppen uden først at nedbryde dem i det meget sure mave miljø.

Forebyggelse af skadelige virkninger på sund knogle og væv er også en vigtig overvejelse. Forskere har udtænkt måder at bruge smarte polymerer til at kontrollere frigivelsen af ​​lægemidler, indtil leveringssystemet har nået det ønskede mål. Denne frigivelse styres af enten en kemisk eller fysiologisk trigger.

Lineære og matrix-intelligente polymerer eksisterer med en række egenskaber afhængigt af reaktive funktionelle grupper og sidekæder. Disse grupper kan reagere på pH, temperatur, ionstyrke, elektriske eller magnetiske felter og lys. Nogle polymerer er reversibelt tværbundet af ikke-kovalente bindinger, som kan bryde og reformere afhængigt af ydre forhold. Nanoteknologi har været fundamental i udviklingen af ​​visse nanopartikelpolymerer, såsom dendrimerer og fullerener , der er blevet anvendt til lægemiddellevering. Traditionel lægemiddelindkapsling er blevet udført ved anvendelse af mælkesyrepolymerer. Nyere udviklinger har set dannelsen af ​​gitterlignende matricer, der holder stoffet af interesse integreret eller indesluttet mellem polymerstrenge.

Smartpolymermatricer frigiver stoffer ved en kemisk eller fysiologisk strukturændringsreaktion, ofte en hydrolysereaktion , der resulterer i spaltning af bindinger og frigivelse af lægemiddel, da matrixen bryder ned i bionedbrydelige komponenter. Anvendelsen af ​​naturlige polymerer har givet mulighed for kunstigt syntetiserede polymerer, såsom polyanhydrider, polyestere, polyacrylsyrer, poly (methylmethacrylater) og polyurethaner. Hydrofile, amorfe polymerer med lav molekylvægt, der indeholder heteroatomer (dvs. andre atomer end carbon) har vist sig at nedbryde hurtigst.

Forskere styrer doseringshastigheden ved at variere disse egenskaber og tilpasser dermed nedbrydningshastigheden.