شناخت پلیمرهای هوشمند در علم بیوتکنولوژی و زیست پزشکی

پلیمرهای هوشمند یا پلیمرهای پاسخگو به محرک، موادی هستند که به تغییرات بسیار جزئی در محیط خود به طرز چشمگیری پاسخ می‌دهند. در حال حاضر این پلیمرهای مصنوعی دارای کاربردهای مختلفی در علم بیوتکنولوژی و زیست پزشکی، کنترل آلودگی و تصفیه آب، صنایع الکترونیک و نساجی می باشند.

پلیمرهای هوشمند

ظهور پلیمرهای هوشمند، نشان دهنده جهش قابل توجهی در علم است. این پلیمرهای منحصر به فرد در پاسخ به محرک های خارجی مانند دما، pH، نور یا میدان های الکتریکی دچار تغییرات فیزیکی یا شیمیایی می شوند. برخلاف پلیمرهای معمولی که پس از تشکیل، خواص استاتیکی از خود نشان می دهند، پلیمرهای هوشمند رفتارهای دینامیکی را ارائه می‌کنند.

این پلیمرها با ترکیب محرک های مولکولی خاص، می توانند به گونه ای طراحی شوند که به طور قابل پیش بینی به محرک های موردنظر پاسخ دهند. این پاسخگویی اغلب برگشت پذیر است و امکان انجام عملیات چرخه ای را فراهم می کند که به طور قابل توجهی کاربردهای بالقوه را گسترش می دهد.

طبقه بندی شیمی smart polymer 

پلیمرهای هوشمند خطی و ماتریسی بسته به گروه‌های عاملی واکنش‌پذیر و زنجیره‌های جانبی، دارای عملکردهای متنوعی هستند. این گروه ها ممکن است به pH، دما، قدرت یونی، میدان های الکتریکی یا مغناطیسی و نور پاسخ دهند. برخی از پلیمرها به صورت برگشت پذیر توسط پیوندهای غیرکووالانسی به هم متصل می گردند که بسته به شرایط خارجی می توانند شکسته و اصلاح شوند.

انواع پلیمرهای هوشمند

در حال حاضر کارایی سه نوع از پلیمرهای هوشمند به اثبات رسیده است. این سه نوع عبارتند از :

1- پلیمرهای پاسخ‌دهنده به محرک 

دسته ای از مواد نرم هستند که به تغییرات محیطی پاسخ می دهند. این پلیمرها به طور گسترده به عنوان حامل سلولی و در چاپ زیستی سه بعدی، مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال، هیدروژل‌های حساس به pH و گرما معمولاً برای درمان‌ بیماری های قلبی و آنفارکتوس کاربرد دارند.

2- پلیمرهای خود ترمیم شونده

یکی از انواع پلیمرهای هوشمند هستند که قابلیت بازیابی ساختار را پس از آسیب های مکرر دارند و در سلول درمانی و مهندسی بافت مورد استفاده قرار می گیرند. هیدروژل های خود ترمیم شونده موفقیت قابل توجهی در نجات اعصاب مرکزی، بازسازی بافت عروقی و تحویل داروی ضد سرطان و غیره کسب نموده اند.

3- پلیمرهای حافظه دار

این مواد قابلیت به خاطر سپردن شکل اصلی خود را دارند. از پلیمرهای هوشمند حافظه دار می توان به عنوان حامل سلول/دارو/پروتئین استفاده کرد. قابلیت تزریق و عملکرد حفظ شکل اصلی آن ها، اجازه می دهد تا در چاپ زیستی، جراحی و پزشکی دقیق کاربرد داشته باشند.

کاربرد پلیمرهای هوشمند در پزشکی

در عصر حاضر استفاده از پلیمرهای هوشمند در پزشکی به طور فزاینده ای رایج شده است. تحقیقات دانشمندان در خصوص محرک هایی که باعث ایجاد تغییرات ساختاری در پلیمرها می شود و راه هایی برای استفاده و کنترل آن ها کامل تر گردیده است.

براساس این تحقیقات، مواد پلیمری جدید قادرند تغییرات محیطی خاص را در سیستم های بیولوژیکی حس نمایند و به شیوه ای قابل پیش بینی تنظیم گردند تا به ابزارهای مفیدی برای دارورسانی یا سایر مکانیسم های کنترل متابولیک تبدیل شوند.

در این حوزه نسبتاً جدید بیوتکنولوژی، کاربردهای بالقوه زیست پزشکی برای پلیمرهای هوشمند نامحدود به نظر می رسد. در حال حاضر، رایج ترین استفاده از پلیمرهای هوشمند در زیست پزشکی برای تحویل دارو به طور خاص هدفمند است. پلیمرهای هوشمند دارای استحکام مکانیکی مناسب، اشکال دقیق و واکنش‌پذیری محیطی هستند، از این رو برای تولید داربست‌ها یا استنت‌ها جهت سلول درمانی کاربرد دارند.

نانو داروها

دانشمندان همواره با مشکل یافتن راه‌هایی برای رساندن دارو به محل خاصی در بدن مواجه بوده اند. (زیرا دارو قبل از رسیدن به هدف در محیط بسیار اسیدی معده تجزیه می شود.) پیشگیری از اثرات نامطلوب داروهای ضدسرطان بر استخوان و بافت سالم نیز یک نکته مهم است.

محققان روش‌هایی ابداع کرده‌اند تا از پلیمرهای هوشمند برای کنترل رهاسازی دارو تا تحویل به هدف موردنظر استفاده نمایند.

ماتریس‌های پلیمری هوشمند، داروها را طی یک واکنش شیمیایی یا فیزیولوژیکی آزاد می‌کنند. (اغلب یک واکنش هیدرولیز است که منجر به جدا شدن پیوندها و آزاد شدن دارو می‌شود) درحوزه نانو تکنولوژی، کپسوله سازی سنتی دارو با استفاده از پلیمرهای اسید لاکتیک انجام می شود. پیشرفت‌های اخیر، تشکیل ماتریس‌های شبکه مانندی را نشان می دهد که داروی موردنظر را یکپارچه یا بین رشته‌های پلیمری محبوس نگه می‌دارد.

در مطالعات اخیر استفاده از پلیمرهای طبیعی جای خود را به پلیمرهای سنتز شده مصنوعی مانند پلی انیدریدها، پلی استرها، اسیدهای پلی اکریلیک، پلی (متیل متاکریلات ها) و پلی یورتان ها داده است. پلیمرهای آبدوست، آمورف و با وزن مولکولی کم حاوی هترواتم ها (یعنی اتم هایی غیر از کربن) سریع تر تجزیه می شوند. دانشمندان با تغییر این خواص، سرعت تحویل دارو را کنترل می‌کنند و در نتیجه سرعت تخریب را تنظیم می‌نمایند.

سخن پایانی

پلیمرهای هوشمند دارای کاربردهای بسیار امیدوارکننده ای در زمینه زیست پزشکی به عنوان سیستم های تحویل دارو، داربست های مهندسی، پشتیبانی از کشت سلولی، دستگاه های جداسازی زیستی، سنسورها یا سیستم های محرک می باشند. تحقیقات همچنان ادامه دارد و در آینده ای نزدیک خبرهای خوبی در مورد درمان کامل سرطان و سایر بیماری های صعب العلاج به کمک اسمارت پلیمرها در راه است.

یکتا پلیمر پارسا

شرکت ” یکتا پلیمر پارسا ” با عرضه مواد پلیمری و مواد شیمیایی باکیفیت از برندهای معتبر داخلی و خارجی اقدام به عرضه عمده و جزئی می نماید.

مشاوره و فروش انواع حلال های شیمیایی (آزمایشگاهی و صنعتی) ،، انواع رزین های صنعتی ، هاردنر و غیره از معتبرترین برندها حال حاضر جهان صورت می پذیرد. محصولات به سراسر کشور ارسال می گردند.