Biopolimer
A biopolimerek alkalmazása két fő terület alá sorolható, amelyek biomedicinális és ipari felhasználásuk miatt különböznek egymástól.
BiomedicalEdit
Mivel a biomedical engineering egyik fő célja a testrészek utánzása a normál testfunkciók fenntartása érdekében, biokompatibilis tulajdonságaiknak köszönhetően a biopolimereket széles körben használják a szövettechnológiában, az orvosi eszközökben és a gyógyszeriparban. Mechanikai tulajdonságaiknak köszönhetően számos biopolimer használható a regeneratív gyógyászatban, a szövettechnológiában, a gyógyszeradagolásban és általános orvosi alkalmazásokban. Olyan tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a sebgyógyulás és a bioaktivitás katalizálása, valamint a toxicitásmentesség. Összehasonlítva a szintetikus polimerekkel, amelyek különböző hátrányokkal járhatnak, mint például az immunogén kilökődés és a lebomlás utáni toxicitás, számos biopolimer általában jobb a testi integrációval, mivel az emberi testhez hasonló, összetettebb struktúrával is rendelkeznek.
Közelebbről a polipeptidek, mint a kollagén és a selyem, biokompatibilis anyagok, amelyeket úttörő kutatásokban használnak, mivel ezek olcsó és könnyen elérhető anyagok. A zselatin polimert gyakran használják sebek kötözésére, ahol ragasztóanyagként működik. A zselatinnal készült állványzat és filmek lehetővé teszik, hogy az állványzatban gyógyszereket és más tápanyagokat tartsanak, amelyekkel a sebet elláthatják a gyógyulás érdekében.
Mivel a kollagén az egyik legnépszerűbb biopolimer, amelyet az orvosbiológiában használnak, íme néhány példa a felhasználására:
Kollagén alapú gyógyszeradagoló rendszerek: a kollagénfilmek úgy viselkednek, mint egy barrier membrán, és szöveti fertőzések, például fertőzött szaruhártya-szövet vagy májrák kezelésére használják. A kollagénfilmeket mind használták génszállító hordozóként, amelyek elősegíthetik a csontképződést.
Kollagénszivacsok: A kollagénszivacsokat kötszerként használják égési sérültek és más súlyos sebek kezelésére. A kollagén alapú implantátumokat tenyésztett bőrsejtekhez vagy gyógyszerhordozókhoz használják, amelyeket égési sebeknél és bőrpótlásra használnak.
Kollagén mint vérzéscsillapító: Amikor a kollagén kölcsönhatásba lép a vérlemezkékkel, a vér gyors alvadását okozza. Ez a gyors koaguláció ideiglenes vázat hoz létre, így a rostos stróma a gazdasejtek által regenerálható. A kollagénbázisú hemosztát csökkenti a szövetek vérveszteségét, és segít a vérzés kezelésében az olyan sejtes szervekben, mint a máj és a lép.
A kitozán egy másik népszerű biopolimer az orvosbiológiai kutatásban. A kitozán a kitinből származik, amely a rákfélék és rovarok exoskeletonjának fő összetevője, és a második leggyakoribb biopolimer a világon. A kitozán számos kiváló tulajdonsággal rendelkezik az orvosbiológiai tudomány számára. A kitozán biokompatibilis, nagymértékben bioaktív, ami azt jelenti, hogy jótékony választ vált ki a szervezetből, képes biológiailag lebomlani, ami az implantációs alkalmazásokban kiküszöbölheti a második műtétet, képes géleket és filmeket képezni, és szelektíven permeábilis. Ezek a tulajdonságok lehetővé teszik a kitozán különböző orvosbiológiai alkalmazásait.
A kitozán mint gyógyszerhordozó: A kitozánt elsősorban gyógyszercélzással használják, mivel potenciálisan javítja a gyógyszerek felszívódását és stabilitását. emellett a rákellenes szerekkel konjugált kitozán jobb rákellenes hatásokat is produkálhat azáltal, hogy a szabad gyógyszer fokozatos felszabadulását okozza a rákos szövetekben.
Kitozán mint antimikrobiális szer: A kitozánt a mikroorganizmusok növekedésének megállítására használják. Antimikrobiális funkciókat lát el olyan mikroorganizmusokban, mint az algák, gombák, baktériumok és különböző élesztőfajok gram-pozitív baktériumai.
Kitozán kompozit a szövettechnológiában: A kitozán kevert erejét algináttal együtt funkcionális sebkötszerek kialakítására használják. Ezek a kötések nedves környezetet hoznak létre, ami segíti a gyógyulási folyamatot. Ez a sebkötszer is nagyon biokompatibilis, biológiailag lebomló és pórusos szerkezetű, ami lehetővé teszi, hogy a sejtek belenőjenek a kötszerbe.
IndustrialEdit
Food: A biopolimereket az élelmiszeriparban olyan dolgokra használják, mint a csomagolás, az ehető kapszulázó fóliák és az élelmiszerek bevonása. A poli-tejsav (PLA) nagyon elterjedt az élelmiszeriparban a tiszta színe és vízállósága miatt. A legtöbb polimer azonban hidrofil természetű, és nedvesség hatására romlani kezd. A biopolimereket élelmiszereket kapszulázó, ehető fóliaként is használják. Ezek a fóliák olyan dolgokat hordozhatnak, mint antioxidánsok, enzimek, probiotikumok, ásványi anyagok és vitaminok. Az elfogyasztott élelmiszer a biopolimer fóliával kapszulázva képes ellátni a szervezetet ezekkel a dolgokkal.
csomagolás: A csomagolásban leggyakrabban használt biopolimerek a polihidroxialkanoát (PHA), a poli-tejsav (PLA) és a keményítő. A keményítő és a PLA kereskedelmi forgalomban kapható, biológiailag lebomló, így gyakran választják őket csomagolásra. Barrier tulajdonságaik és termikus tulajdonságaik azonban nem ideálisak. A hidrofil polimerek nem vízállóak, és átengedik a vizet a csomagoláson, ami hatással lehet a csomagolás tartalmára. A poliglikolsav (PGA) egy olyan biopolimer, amely nagyszerű barrier tulajdonságokkal rendelkezik, és most a PLA és a keményítő barrier akadályainak kijavítására használják.
Víztisztítás: A kitozán nevű újabb biopolimert már használják víztisztításra. A kitozánt flokkulálószerként használják, amely évek helyett csak néhány hét vagy hónap alatt bomlik le a környezetbe. A kitozán kelátképzéssel tisztítja a vizet, amikor eltávolítja a fémeket a vízből. A kelátképzés az, amikor a polimerlánc mentén lévő kötőhelyek a vízben lévő fémhez kötődnek, klelátokat képezve. A kitozánt számos helyzetben használták már az esetlegesen szennyezett vihar- vagy szennyvíz tisztítására.