Biopolymère
Les applications des biopolymères peuvent être classées dans deux domaines principaux, qui diffèrent en raison de leur utilisation biomédicale et industrielle.
BiomédicalEdit
Parce que l’un des principaux objectifs du génie biomédical est d’imiter les parties du corps pour soutenir les fonctions normales du corps, en raison de leurs propriétés biocompatibles, les biopolymères sont largement utilisés pour l’ingénierie tissulaire, les dispositifs médicaux et l’industrie pharmaceutique. Grâce à leurs propriétés mécaniques, de nombreux biopolymères peuvent être utilisés pour la médecine régénérative, l’ingénierie tissulaire, l’administration de médicaments et les applications médicales en général. Ils présentent des caractéristiques telles que la cicatrisation, la catalyse de la bioactivité et la non-toxicité. Par rapport aux polymères synthétiques, qui peuvent présenter divers inconvénients comme le rejet immunogène et la toxicité après dégradation, de nombreux biopolymères sont normalement meilleurs avec l’intégration corporelle car ils possèdent également des structures plus complexes, similaires au corps humain.
Plus spécifiquement, les polypeptides comme le collagène et la soie, sont des matériaux biocompatibles qui sont utilisés dans des recherches révolutionnaires, car ce sont des matériaux peu coûteux et facilement accessibles. Le polymère de gélatine est souvent utilisé pour le pansement des plaies où il agit comme un adhésif. Les échafaudages et les films avec de la gélatine permettent aux échafaudages de contenir des médicaments et d’autres nutriments qui peuvent être utilisés pour fournir à une plaie pour la guérison.
Comme le collagène est l’un des biopolymères les plus populaires utilisés dans la science biomédicale, voici quelques exemples de leur utilisation :
Systèmes d’administration de médicaments à base de collagène : les films de collagène agissent comme une membrane barrière et sont utilisés pour traiter les infections des tissus comme les tissus cornéens infectés ou le cancer du foie. Les films de collagène ont tous été utilisés pour les transporteurs de livraison de gènes qui peuvent promouvoir la formation osseuse.
Les éponges de collagène : Les éponges de collagène sont utilisées comme pansement pour traiter les brûlés et autres blessures graves. Les implants à base de collagène sont utilisés pour les cellules cutanées cultivées ou les transporteurs de médicaments qui sont utilisés pour les brûlures et le remplacement de la peau.
Collagène comme hémostat : Lorsque le collagène interagit avec les plaquettes, il provoque une coagulation rapide du sang. Cette coagulation rapide produit un cadre temporaire pour que le stroma fibreux puisse être régénéré par les cellules hôtes. L’hémostat à base de collagène réduit la perte de sang dans les tissus et aide à gérer les saignements dans les organes cellulaires comme le foie et la rate.
Le chitosan est un autre biopolymère populaire dans la recherche biomédicale. Le chitosan est dérivé de la chitine, le principal composant de l’exosquelette des crustacés et des insectes et le deuxième biopolymère le plus abondant dans le monde. Le chitosan présente de nombreuses caractéristiques excellentes pour la science biomédicale. Le chitosan est biocompatible, il est hautement bioactif, ce qui signifie qu’il stimule une réponse bénéfique de l’organisme, il peut se biodégrader, ce qui peut éliminer une seconde chirurgie dans les applications d’implants, il peut former des gels et des films, et il est sélectivement perméable. Ces propriétés permettent diverses applications biomédicales de Chitosan.
Chitosan comme livraison de médicament : Le Chitosan est utilisé principalement avec le ciblage des médicaments car il a le potentiel d’améliorer l’absorption et la stabilité des médicaments. en outre, le Chitosan conjugué avec des agents anticancéreux peut également produire de meilleurs effets anticancéreux en provoquant une libération progressive du médicament libre dans les tissus cancéreux.
Chitosan comme agent anti-microbien : Le chitosan est utilisé pour arrêter la croissance des micro-organismes. Il exerce des fonctions antimicrobiennes dans les micro-organismes comme les algues, les champignons, les bactéries et les bactéries gram positives de différentes espèces de levures.
Composite de Chitosan pour l’ingénierie tissulaire : La puissance mélangée de Chitosan avec l’alginate sont utilisés ensemble pour former des pansements fonctionnels. Ces pansements créent un environnement humide qui facilite le processus de guérison. Ce pansement est également très biocompatible, biodégradable et possède des structures poreuses qui permettent aux cellules de se développer dans le pansement.
Edit industriel
Alimentation : Les biopolymères sont utilisés dans l’industrie alimentaire pour des choses comme l’emballage, les films d’encapsulation comestibles et l’enrobage des aliments. L’acide polylactique (PLA) est très courant dans l’industrie alimentaire en raison de sa couleur claire et de sa résistance à l’eau. Cependant, la plupart des polymères sont de nature hydrophile et commencent à se détériorer lorsqu’ils sont exposés à l’humidité. Les biopolymères sont également utilisés comme films comestibles qui encapsulent les aliments. Ces films peuvent transporter des éléments tels que des antioxydants, des enzymes, des probiotiques, des minéraux et des vitamines. L’aliment consommé encapsulé avec le film biopolymère peut fournir ces choses au corps.
Emballage : Les biopolymères les plus courants utilisés dans l’emballage sont le polyhydroxyalcanoate (PHA), l’acide polylactique (PLA) et l’amidon. L’amidon et le PLA sont biodégradables et disponibles dans le commerce, ce qui en fait un choix courant pour l’emballage. Cependant, leurs propriétés barrières et leurs propriétés thermiques ne sont pas idéales. Les polymères hydrophiles ne sont pas résistants à l’eau et permettent à l’eau de traverser l’emballage, ce qui peut affecter le contenu de l’emballage. L’acide polyglycolique (PGA) est un biopolymère qui possède de grandes caractéristiques de barrière et est maintenant utilisé pour corriger les obstacles de barrière du PLA et de l’amidon.
Purification de l’eau : Un biopolymère plus récent appelé chitosan a été utilisé pour la purification de l’eau. Le chitosan est utilisé comme un floculant qui ne prend que quelques semaines ou mois plutôt que des années pour se dégrader dans l’environnement. Chitosan purifie l’eau par Chelation quand il enlève les métaux de l’eau. La chélation est quand les sites de liaison le long de la chaîne de polymère se lient avec le métal dans l’eau formant des clelates. Le chitosan a été utilisé dans de nombreuses situations pour nettoyer les eaux pluviales ou les eaux usées qui ont pu être contaminées.