Biopolimero
Le applicazioni dei biopolimeri possono essere classificate sotto due campi principali, che differiscono a causa del loro uso biomedico e industriale.
BiomedicoModifica
Perché uno degli scopi principali dell’ingegneria biomedica è quello di imitare parti del corpo per sostenere le normali funzioni del corpo, grazie alle loro proprietà biocompatibili, i biopolimeri sono usati ampiamente per l’ingegneria dei tessuti, i dispositivi medici e l’industria farmaceutica. Molti biopolimeri possono essere utilizzati per la medicina rigenerativa, l’ingegneria dei tessuti, la somministrazione di farmaci e le applicazioni mediche in generale grazie alle loro proprietà meccaniche. Forniscono caratteristiche come la guarigione delle ferite, e la catalisi della bio-attività, e la non tossicità. Rispetto ai polimeri sintetici, che possono presentare vari svantaggi come il rigetto immunogenico e la tossicità dopo la degradazione, molti biopolimeri sono normalmente migliori con l’integrazione corporea in quanto possiedono anche strutture più complesse, simili al corpo umano.
Più specificamente, i polipeptidi come il collagene e la seta, sono materiali biocompatibili che vengono utilizzati nella ricerca innovativa, in quanto questi sono materiali economici e facilmente raggiungibili. Il polimero di gelatina è spesso usato per la medicazione delle ferite, dove agisce come un adesivo. Le impalcature e i film con la gelatina permettono alle impalcature di contenere farmaci e altri nutrienti che possono essere utilizzati per fornire a una ferita per la guarigione.
Come il collagene è uno dei biopolimeri più popolari usati nella scienza biomedica, ecco alcuni esempi del loro uso:
Sistemi di consegna dei farmaci basati sul collagene: i film di collagene agiscono come una membrana barriera e sono usati per trattare le infezioni dei tessuti come il tessuto corneale infetto o il cancro al fegato. Le pellicole di collagene sono state tutte usate per i vettori di consegna dei geni che possono promuovere la formazione delle ossa.
Spugne di collagene: Le spugne di collagene sono usate come medicazione per trattare le vittime di ustioni e altre ferite gravi. Gli impianti a base di collagene sono usati per le cellule di pelle coltivate o i trasportatori di farmaci che sono usati per le ferite da ustione e la sostituzione della pelle.
Collagene come emostatico: Quando il collagene interagisce con le piastrine provoca una rapida coagulazione del sangue. Questa rapida coagulazione produce una struttura temporanea in modo che lo stroma fibroso possa essere rigenerato dalle cellule ospiti. L’emostatico a base di collagene riduce la perdita di sangue nei tessuti e aiuta a gestire il sanguinamento negli organi cellulari come il fegato e la milza.
Il chitosano è un altro biopolimero popolare nella ricerca biomedica. Il chitosano deriva dalla chitina, il componente principale dell’esoscheletro dei crostacei e degli insetti e il secondo biopolimero più abbondante nel mondo. Il chitosano ha molte caratteristiche eccellenti per la scienza biomedica. Il chitosano è biocompatibile, è altamente bioattivo, cioè stimola una risposta benefica da parte del corpo, può biodegradarsi, il che può eliminare un secondo intervento chirurgico nelle applicazioni di impianto, può formare gel e pellicole, ed è selettivamente permeabile. Queste proprietà permettono varie applicazioni biomediche del chitosano.
Citosano come rilascio di farmaci: Chitosano è usato principalmente con il targeting dei farmaci perché ha il potenziale per migliorare l’assorbimento e la stabilità dei farmaci. inoltre Chitosano coniugato con agenti antitumorali può anche produrre migliori effetti antitumorali causando il rilascio graduale del farmaco libero nel tessuto canceroso.
Chitosano come agente antimicrobico: Il chitosano è usato per fermare la crescita dei microrganismi. Svolge funzioni antimicrobiche in microrganismi come alghe, funghi, batteri e batteri gram positivi di diverse specie di lievito.
Citosano composito per l’ingegneria dei tessuti: Potere miscelato di chitosano insieme all’alginato sono usati insieme per formare medicazioni funzionali della ferita. Queste medicazioni creano un ambiente umido che aiuta il processo di guarigione. Questa medicazione è anche molto biocompatibile, biodegradabile e ha strutture porose che permettono alle cellule di crescere nella medicazione.
IndustrialEdit
Food: I biopolimeri sono usati nell’industria alimentare per cose come l’imballaggio, film di incapsulamento commestibili e alimenti di rivestimento. L’acido polilattico (PLA) è molto comune nell’industria alimentare grazie al suo colore chiaro e alla resistenza all’acqua. Tuttavia, la maggior parte dei polimeri hanno una natura idrofila e iniziano a deteriorarsi se esposti all’umidità. I biopolimeri vengono usati anche come pellicole commestibili che incapsulano gli alimenti. Queste pellicole possono trasportare cose come antiossidanti, enzimi, probiotici, minerali e vitamine. Il cibo consumato incapsulato con la pellicola di biopolimero può fornire queste cose al corpo.
Imballaggio: I biopolimeri più comuni usati nell’imballaggio sono il poliidrossialcanoato (PHA), l’acido polilattico (PLA) e l’amido. L’amido e il PLA sono biodegradabili disponibili in commercio, il che li rende una scelta comune per l’imballaggio. Tuttavia, le loro proprietà di barriera e le proprietà termiche non sono ideali. I polimeri idrofili non sono resistenti all’acqua e permettono all’acqua di passare attraverso l’imballaggio, il che può influenzare il contenuto della confezione. L’acido poliglicolico (PGA) è un biopolimero che ha grandi caratteristiche di barriera e viene ora usato per correggere gli ostacoli di barriera di PLA e amido.
Purificazione dell’acqua: Un nuovo biopolimero chiamato chitosano è stato usato per la purificazione dell’acqua. Il chitosano è usato come un flocculante che impiega solo poche settimane o mesi piuttosto che anni per degradarsi nell’ambiente. Il chitosano purifica l’acqua per chelazione quando rimuove i metalli dall’acqua. La chelazione avviene quando i siti di legame lungo la catena del polimero si legano al metallo presente nell’acqua formando dei clelati. Il chitosano è stato usato in molte situazioni per ripulire le acque reflue o di tempesta che possono essere state contaminate.