Biopolymer
Anvendelserne af biopolymerer kan kategoriseres under to hovedområder, som adskiller sig fra hinanden på grund af deres biomedicinske og industrielle anvendelse.
BiomedicinskRediger
Da et af hovedformålene med biomedicinsk teknik er at efterligne kropsdele for at opretholde normale kropsfunktioner, anvendes biopolymerer på grund af deres biokompatible egenskaber i vid udstrækning til vævsteknik, medicinsk udstyr og lægemiddelindustrien. Mange biopolymerer kan på grund af deres mekaniske egenskaber anvendes til regenerativ medicin, vævsmanipulation, lægemiddelformidling og generelle medicinske anvendelser. De giver egenskaber som sårheling og katalysering af bioaktivitet og ikke-toksicitet. Sammenlignet med syntetiske polymerer, som kan have forskellige ulemper som immunogen afstødning og toksicitet efter nedbrydning, er mange biopolymerer normalt bedre med kropslig integration, da de også har mere komplekse strukturer, der ligner menneskekroppen.
Mere specifikt er polypeptider som kollagen og silke, biokompatible materialer, der anvendes i banebrydende forskning, da disse er billige og lettilgængelige materialer. Gelatinepolymer anvendes ofte til forbinding af sår, hvor det fungerer som et klæbemiddel. Stilladser og film med gelatine gør det muligt for stilladserne at holde på lægemidler og andre næringsstoffer, der kan bruges til at tilføre et sår til heling.
Da kollagen er en af de mere populære biopolymerer, der anvendes inden for biomedicinsk videnskab, er her nogle eksempler på deres anvendelse:
Kollagenbaserede lægemiddeltilførselssystemer: Kollagenfilm fungerer som en barrieremembran og anvendes til behandling af vævsinfektioner som inficeret hornhindevæv eller leverkræft. Kollagenfilm er alle blevet anvendt til genleveringsbærere, som kan fremme knogledannelse.
Kollagensvampe: Collagensvampe anvendes som forbinding til behandling af brandsår og andre alvorlige sår. Kollagenbaserede implantater anvendes til dyrkede hudceller eller lægemiddelbærere, der anvendes til brandsår og til udskiftning af hud.
Kollagen som hæmostat: Når kollagen interagerer med blodpladerne, forårsager det en hurtig koagulering af blodet. Denne hurtige koagulation skaber en midlertidig ramme, så det fibrøse stroma kan regenereres af værtsceller. Kollagenbaseret hæmostat reducerer blodtab i væv og hjælper med at styre blødning i celleorganer som lever og milt.
Chitosan er en anden populær biopolymer inden for biomedicinsk forskning. Chitosan er afledt af chitin, som er hovedbestanddelen i krebsdyrs og insekters eksoskelet og den næstmest udbredte biopolymer i verden. Chitosan har mange fremragende egenskaber for biomedicinsk videnskab. Chitosan er biokompatibelt, det er meget bioaktivt, hvilket betyder, at det stimulerer en gavnlig reaktion fra kroppen, det kan bionedbrydes, hvilket kan fjerne en anden operation i forbindelse med implantater, det kan danne geler og film, og det er selektivt permeabelt. Disse egenskaber giver mulighed for forskellige biomedicinske anvendelser af chitosan.
Chitosan som lægemiddelformidling: Chitosan anvendes hovedsageligt med lægemiddelmålretning, fordi det har potentiale til at forbedre lægemiddelabsorptionen og stabiliteten. desuden kan Chitosan konjugeret med kræftmidler også give bedre kræftvirkninger ved at forårsage gradvis frigivelse af frit lægemiddel i kræftvæv.
Chitosan som antimikrobielt middel: Chitosan anvendes til at stoppe væksten af mikroorganismer. Det udfører antimikrobielle funktioner i mikroorganismer som alger, svampe, bakterier og grampositive bakterier af forskellige gærarter.
Chitosan-komposit til vævsteknologi: Blandet kraft af Chitosan sammen med alginat anvendes sammen til at danne funktionelle sårforbindinger. Disse forbindinger skaber et fugtigt miljø, som fremmer helingsprocessen. Denne sårforbinding er også meget biokompatibel, bionedbrydelig og har porøse strukturer, der gør det muligt for celler at vokse ind i forbindingen.
IndustrialEdit
Fødevarer: Biopolymerer anvendes i fødevareindustrien til f.eks. emballage, spiselige indkapslingsfilm og overfladebehandling af fødevarer. Polymælkesyre (PLA) er meget almindelig i fødevareindustrien på grund af sin klare farve og modstandsdygtighed over for vand. De fleste polymerer har imidlertid en hydrofil natur og begynder at blive ødelagt, når de udsættes for fugt. Biopolymerer anvendes også som spiselige film, der indkapsler fødevarer. Disse film kan bære ting som antioxidanter, enzymer, probiotika, mineraler og vitaminer. De fødevarer, der indtages indkapslet med biopolymerfilmen, kan tilføre disse ting til kroppen.
Pakning: De mest almindelige biopolymerer, der anvendes til emballage, er polyhydroxyalkanoat (PHA), polymælkesyre (PLA) og stivelse. Stivelse og PLA er kommercielt tilgængelige bionedbrydelige stoffer, hvilket gør dem til et almindeligt valg til emballage. Deres barriereegenskaber og termiske egenskaber er imidlertid ikke ideelle. Hydrofile polymerer er ikke vandafvisende og tillader vand at trænge igennem emballagen, hvilket kan påvirke indholdet af emballagen. Polyglycolsyre (PGA) er en biopolymer, der har gode barriereegenskaber, og som nu bruges til at rette op på barrierehindringerne fra PLA og stivelse.
Vandrensning: En nyere biopolymer kaldet chitosan er blevet anvendt til vandrensning. Chitosan anvendes som et flokkulant, der kun tager et par uger eller måneder i stedet for år at blive nedbrudt i miljøet. Chitosan renser vand ved hjælp af chelation, når det fjerner metaller fra vandet. Chelation er, når bindingssteder langs polymerkæden binder sig til metallet i vandet og danner klelater. Chitosan er blevet brugt i mange situationer til at rense storm- eller spildevand, der kan være blevet forurenet.