Jakie są inteligentne polimery?

Jak reagują na stymulację polimery w biotechnologii

Inteligentne polimery lub reagujące na bodźce polimery są materiałami złożonymi z polimerów, które reagują w dramatyczny sposób na bardzo niewielkie zmiany w ich otoczeniu. Naukowcy badający naturalne polimery nauczyli się, jak zachowują się w układach biologicznych i teraz wykorzystują te informacje do opracowania podobnych sztucznych substancji polimerowych o określonych właściwościach. Te syntetyczne polimery są potencjalnie bardzo przydatne w wielu zastosowaniach, w tym niektórych związanych z biotechnologią i biomedycyną.

Jak wykorzystywane są inteligentne polimery

Inteligentne polimery stają się coraz bardziej rozpowszechnione, gdy naukowcy poznają chemię i czynniki wyzwalające, które indukują zmiany konformacyjne w strukturach polimerowych i wymyślają sposoby ich wykorzystania i kontrolowania. Nowe materiały polimerowe są formułowane chemicznie, które wyczuwają specyficzne zmiany środowiskowe w systemach biologicznych i dostosowują się w przewidywalny sposób, czyniąc je użytecznymi narzędziami do dostarczania leków lub innych mechanizmów kontroli metabolicznej.

W tej stosunkowo nowej dziedzinie biotechnologii potencjalne zastosowania biomedyczne i zastosowania środowiskowe dla inteligentnych polimerów wydają się być nieograniczone. Obecnie najbardziej rozpowszechnionym zastosowaniem inteligentnych polimerów w biomedycynie jest szczególnie ukierunkowane dostarczanie leków.

Klasyfikacja i chemia inteligentnych polimerów

Od czasu pojawienia się leków o opóźnionym uwalnianiu naukowcy stanęli przed problemem znalezienia sposobów dostarczania leków do określonego miejsca w ciele bez uprzedniej degradacji w wysoce kwaśnym środowisku żołądka.

Ważne jest także zapobieganie niekorzystnym wpływom na zdrowe kości i tkanki. Badacze opracowali sposoby wykorzystania inteligentnych polimerów do kontrolowania uwalniania leków, dopóki system dostarczania nie osiągnie pożądanego celu. To uwolnienie jest kontrolowane przez wyzwalacz chemiczny lub fizjologiczny.

Liniowe i matrycowe inteligentne polimery istnieją z różnymi właściwościami w zależności od reaktywnych grup funkcyjnych i łańcuchów bocznych. Grupy te mogą reagować na pH, temperaturę, siłę jonową, pola elektryczne i magnetyczne oraz światło. Niektóre polimery są odwracalnie sieciowane przez niekowalencyjne wiązania, które mogą ulegać pękaniu i reformować w zależności od warunków zewnętrznych. Nanotechnologia ma zasadnicze znaczenie dla rozwoju niektórych polimerów nanocząsteczkowych, takich jak dendrymery i fulereny , które zostały zastosowane do dostarczania leków. Tradycyjną enkapsulację leku przeprowadzono przy użyciu polimerów kwasu mlekowego. Nowsze opracowania wykazały tworzenie siatkowatych matryc, które utrzymują lek będący przedmiotem zainteresowania, zintegrowany lub uwięziony pomiędzy niciami polimeru.

Inteligentne matryce polimerowe uwalniają leki przez chemiczną lub fizjologiczną reakcję zmieniającą strukturę, często przez reakcję hydrolizy powodującą rozszczepienie wiązań i uwalnianie leku, gdy matryca rozpada się na biodegradowalne składniki. Zastosowanie naturalnych polimerów ustąpiło miejsca sztucznie syntetyzowanym polimerom, takim jak polibezwodniki, poliestry, kwasy poliakrylowe, poli (metakrylany metylu) i poliuretany. Stwierdzono, że hydrofilowe, bezpostaciowe polimery o niskiej masie cząsteczkowej zawierające heteroatomy (tj. Atomy inne niż węgiel) ulegają szybkiemu rozkładowi.

Naukowcy kontrolują szybkość podawania leku, zmieniając te właściwości, dostosowując w ten sposób szybkość degradacji.