Biopolimerul
Aplicațiile biopolimerilor pot fi clasificate în două domenii principale, care diferă datorită utilizării lor biomedicale și industriale.
BiomedicalEdit
Pentru că unul dintre scopurile principale pentru ingineria biomedicală este acela de a imita părți ale corpului pentru a susține funcțiile normale ale corpului, datorită proprietăților lor biocompatibile, biopolimerii sunt utilizați pe scară largă pentru ingineria țesuturilor, dispozitive medicale și industria farmaceutică. Mulți biopolimeri pot fi utilizați pentru medicina regenerativă, ingineria țesuturilor, administrarea de medicamente și aplicații medicale generale datorită proprietăților lor mecanice. Aceștia oferă caracteristici precum vindecarea rănilor și catalizarea bioactivității și non-toxicitatea. În comparație cu polimerii sintetici, care pot prezenta diverse dezavantaje, cum ar fi respingerea imunogenă și toxicitatea după degradare, mulți biopolimeri sunt, în mod normal, mai buni cu integrarea corporală, deoarece posedă, de asemenea, structuri mai complexe, asemănătoare cu cele ale corpului uman.
Mai precis, polipeptidele, cum ar fi colagenul și mătasea, sunt materiale biocompatibile care sunt utilizate în cercetări revoluționare, deoarece acestea sunt materiale ieftine și ușor de obținut. Polimerul de gelatină este adesea utilizat la pansarea rănilor, unde acționează ca un adeziv. Schelele și filmele cu gelatină permit schelelor să rețină medicamente și alți nutrienți care pot fi folosiți pentru a aproviziona o rană pentru vindecare.
Deoarece colagenul este unul dintre cei mai populari biopolimeri folosiți în știința biomedicală, iată câteva exemple de utilizare a acestora:
Sisteme de eliberare a medicamentelor pe bază de colagen: filmele de colagen acționează ca o membrană de barieră și sunt folosite pentru a trata infecțiile tisulare, cum ar fi țesutul cornean infectat sau cancerul hepatic. Filmele de colagen au fost folosite toate pentru purtători de livrare de gene care pot promova formarea oaselor.
Bureți de colagen: Bureții de colagen sunt utilizați ca pansament pentru a trata victimele arsurilor și alte răni grave. Implanturile pe bază de colagen sunt folosite pentru culturi de celule cutanate sau purtători de medicamente care sunt folosite pentru răni de arsuri și pentru înlocuirea pielii.
Colagen ca hemostat: Atunci când colagenul interacționează cu trombocitele, determină o coagulare rapidă a sângelui. Această coagulare rapidă produce un cadru temporar pentru ca stroma fibroasă să poată fi regenerată de celulele gazdă. Hemostatul pe bază de colagen reduce pierderile de sânge în țesuturi și ajută la gestionarea sângerărilor în organele celulare, cum ar fi ficatul și splina.
Chitosanul este un alt biopolimer popular în cercetarea biomedicală. Chitosanul este derivat din chitină, componenta principală din exoscheletul crustaceelor și al insectelor și al doilea cel mai abundent biopolimer din lume. Chitosanul are multe caracteristici excelente pentru știința biomedicală. Chitosanul este biocompatibil, este foarte bioactiv, ceea ce înseamnă că stimulează un răspuns benefic din partea organismului, se poate biodegrada, ceea ce poate elimina o a doua intervenție chirurgicală în aplicațiile de implant, poate forma geluri și filme și este permeabil în mod selectiv. Aceste proprietăți permit diverse aplicații biomedicale ale chitosanului.
Chitosanul ca mijloc de administrare a medicamentelor: Chitosanul este utilizat în principal cu direcționarea medicamentelor, deoarece are potențialul de a îmbunătăți absorbția și stabilitatea medicamentelor. în plus, Chitosanul conjugat cu agenți anticancerigeni poate produce, de asemenea, efecte anticancerigene mai bune prin provocarea eliberării treptate a medicamentului liber în țesutul canceros.
Chitosanul ca agent antimicrobian: Chitosanul este utilizat pentru a opri creșterea microorganismelor. Acesta îndeplinește funcții antimicrobiene în microorganisme precum algele, ciupercile, bacteriile și bacteriile gram pozitive din diferite specii de drojdii.
Chitosan compozit pentru ingineria tisulară: Puterea amestecului de chitosan împreună cu alginatul sunt utilizate împreună pentru a forma pansamente funcționale pentru răni. Aceste pansamente creează un mediu umed care ajută la procesul de vindecare. Acest pansament pentru răni este, de asemenea, foarte biocompatibil, biodegradabil și are structuri poroase care permit celulelor să se dezvolte în pansament.
IndustrialEdit
Alimente: Biopolimerii sunt utilizați în industria alimentară pentru lucruri precum ambalaje, filme de încapsulare comestibile și acoperirea alimentelor. Acidul polilactic (PLA) este foarte răspândit în industria alimentară datorită culorii sale clare și rezistenței la apă. Cu toate acestea, majoritatea polimerilor au o natură hidrofilă și încep să se deterioreze atunci când sunt expuși la umiditate. Biopolimerii sunt, de asemenea, utilizați ca filme comestibile care încapsulează alimente. Aceste filme pot transporta lucruri precum antioxidanți, enzime, probiotice, minerale și vitamine. Alimentele consumate încapsulate cu pelicula de biopolimer pot furniza aceste lucruri organismului.
Ambalaje: Cei mai comuni biopolimeri utilizați în ambalaje sunt polihidroxialcanoatul (PHA), acidul polilactic (PLA) și amidonul. Amidonul și PLA sunt biodegradabile disponibile în comerț, ceea ce le face o alegere comună pentru ambalaje. Cu toate acestea, proprietățile lor de barieră și proprietățile termice nu sunt ideale. Polimerii hidrofili nu sunt rezistenți la apă și permit apei să pătrundă prin ambalaj, ceea ce poate afecta conținutul ambalajului. Acidul poliglicolic (PGA) este un biopolimer care are caracteristici de barieră foarte bune și este utilizat în prezent pentru a corecta obstacolele de barieră de la PLA și amidon.
Purificarea apei: Un biopolimer mai nou, numit chitosan, a fost utilizat pentru purificarea apei. Chitosanul este utilizat ca floculant care are nevoie doar de câteva săptămâni sau luni, mai degrabă decât de ani, pentru a se degrada în mediul înconjurător. Chitosanul purifică apa prin chelatare atunci când elimină metalele din apă. Chelarea are loc atunci când locurile de legare de-a lungul lanțului de polimeri se leagă de metalul din apă, formând clelați. Chitosanul a fost utilizat în multe situații pentru a curăța apele pluviale sau reziduale care ar fi putut fi contaminate.
.