Was sind intelligente Polymere?


Intelligenter Kunststoff - Intelligent Polymers (Jul 2019).



Smart Polymers oder Stimulus-Responsive Polymers

Smarte Polymere , oder auf Stimulus ansprechende Polymere, sind Materialien, die aus Polymeren bestehen, die in einer dramatischen Weise reagieren und sehr leichte Umwelt. Wissenschaftler, die natürliche Polymere erforschen, haben gelernt, wie sie sich in biologischen Systemen verhalten, und nutzen diese Informationen nun, um ähnliche künstliche polymere Substanzen mit spezifischen Eigenschaften zu entwickeln. Diese synthetischen Polymere sind potentiell sehr nützlich für eine Vielzahl von Anwendungen, einschließlich einiger, die sich auf die Biotechnologie und Biomedizin beziehen.

Wie intelligente Polymere verwendet werden

Intelligente Polymere werden immer häufiger, wenn Wissenschaftler über die Chemie und die Auslöser, die Konformationsänderungen in Polymerstrukturen induzieren, lernen und Wege finden, diese zu nutzen und zu kontrollieren. Neue polymere Materialien werden chemisch formuliert, die spezifische Umweltveränderungen in biologischen Systemen erfassen und auf eine vorhersagbare Weise einstellen, was sie zu nützlichen Werkzeugen für die Arzneimittelabgabe oder andere metabolische Kontrollmechanismen macht.

In diesem relativ neuen Bereich der Biotechnologie scheinen die potenziellen biomedizinischen Anwendungen und Umweltanwendungen für intelligente Polymere grenzenlos zu sein. Gegenwärtig ist die am weitesten verbreitete Verwendung von intelligenten Polymeren in der Biomedizin für die gezielte Verabreichung von Arzneimitteln.

Klassifizierung und Chemie von intelligenten Polymeren

Seit dem Erscheinen von Arzneimitteln mit zeitlicher Freisetzung standen Wissenschaftler vor dem Problem, Wege zu finden, Arzneimittel an einen bestimmten Ort im Körper zu transportieren. ohne sie zuerst in der stark sauren Magenumgebung abzubauen.

Die Vorbeugung von schädlichen Auswirkungen auf gesunden Knochen und Gewebe ist ebenfalls eine wichtige Überlegung. Die Forscher haben Wege gefunden, intelligente Polymere zu verwenden, um die Freisetzung von Arzneimitteln zu kontrollieren, bis das Abgabesystem das gewünschte Ziel erreicht hat. Diese Freisetzung wird entweder durch einen chemischen oder physiologischen Auslöser gesteuert.

Lineare und Matrix-Smart-Polymere existieren mit einer Vielzahl von Eigenschaften, die von reaktiven funktionellen Gruppen und Seitenketten abhängen. Diese Gruppen könnten auf pH, Temperatur, Ionenstärke, elektrische oder magnetische Felder und Licht ansprechen. Einige Polymere sind durch nichtkovalente Bindungen reversibel vernetzt, die in Abhängigkeit von äußeren Bedingungen brechen und sich neu bilden können. Die Nanotechnologie war grundlegend für die Entwicklung bestimmter Nanopartikelpolymere wie Dendrimere und Fullerene, die für die Wirkstoffabgabe eingesetzt wurden. Die traditionelle Arzneimittelverkapselung wurde unter Verwendung von Milchsäurepolymeren durchgeführt. Neuere Entwicklungen haben die Bildung von gitterartigen Matrizen gesehen, die das interessierende Arzneimittel zwischen den Polymersträngen integriert oder eingeschlossen halten.

Smart-Polymer-Matrices setzen Wirkstoffe durch eine chemische oder physiologische strukturverändernde Reaktion frei, oft eine Hydrolysereaktion, die zu einer Spaltung von Bindungen und einer Freisetzung des Wirkstoffs führt, wenn die Matrix in biologisch abbaubare Komponenten zerfällt. Die Verwendung von natürlichen Polymeren ist künstlich synthetisierten Polymeren wie Polyanhydriden, Polyestern, Polyacrylsäuren, Poly (methylmethacrylaten) und Polyurethanen gewichen. Hydrophile, amorphe, niedermolekulare Polymere, die Heteroatome enthalten (d. H. Andere Atome als Kohlenstoff), haben sich am schnellsten abgebaut.

Wissenschaftler kontrollieren die Geschwindigkeit der Wirkstoffabgabe, indem sie diese Eigenschaften variieren und so die Abbaurate anpassen.