Co jsou inteligentní polymery?

Jak jsou v biotechnologii používány stimuly reagující polymery

Inteligentní polymery nebo polymery reagující na stimuly jsou materiály složené z polymerů, které reagují dramatickým způsobem na velmi nepatrné změny ve svém prostředí. Vědci, kteří studují přírodní polymery, se naučili, jak se chovají v biologických systémech, a nyní používají tuto informaci k vývoji podobných polymerních látek vytvořených člověkem se specifickými vlastnostmi. Tyto syntetické polymery jsou potenciálně velmi užitečné pro řadu aplikací, včetně některých souvisejících s biotechnologií a biomedicínou.

Jak se používají inteligentní polymery

Inteligentní polymery se stále častěji rozšiřují, protože vědci se dozvěděli o chemii a spouštěčích, které vyvolávají konformační změny polymerních struktur a navrhují způsoby, jak je využít a ovládat. Nové polymerní materiály jsou chemicky formulovány tak, aby odrážely specifické environmentální změny v biologických systémech a předvídatelně se upravovaly, což je činí užitečným nástrojem pro dodávku léků nebo jiných mechanismů kontroly metabolismu.

V této relativně nové oblasti biotechnologie se potenciální biomedicínské aplikace a environmentální využití inteligentních polymerů jeví jako neomezené. V současné době je nejčastějším užíváním inteligentních polymerů v biomedicíně specifické cílené poskytování léků.

Klasifikace a chemie inteligentních polymerů

Od příchodu léčivého přípravku s časovaným uvolňováním se vědci potýkají s problémem hledání způsobů, jak dodávat léky na určité místo v těle, aniž by se museli nejprve zhoršit ve vysoce kyselém prostředí žaludku.

Prevence nežádoucích účinků na zdravou kostní tkáň a tkáň je také důležité. Výzkumníci navrhli způsoby, jak používat inteligentní polymery k řízení uvolňování léků, dokud nedojde k dosažení požadovaného cíle. Toto uvolnění je řízeno chemickým nebo fyziologickým spouštěčem.

Lineární a maticové inteligentní polymery existují s různými vlastnostmi v závislosti na reaktivních funkčních skupinách a postranních řetězcích. Tyto skupiny mohou reagovat na pH, teplotu, iontovou sílu, elektrické nebo magnetické pole a světlo. Některé polymery jsou reverzibilně zesíťovány nekovalentními vazbami, které se mohou zlomit a reformovat v závislosti na vnějších podmínkách. Nanotechnologie byla zásadní ve vývoji některých nanočásticových polymerů, jako jsou dendriméry a fullereny , které byly aplikovány pro dodávky léků. Tradiční zapouzdření léků bylo provedeno pomocí polymerů kyseliny mléčné. Novější vývoj zaznamenal tvorbu matricových matric, které obsahují zajímavé léčivo integrované nebo zachycené mezi polymerními prameny.

Inteligentní polymerní matrice uvolňují léky chemickou nebo fyziologickou strukturou-měnící reakcí, často hydrolýzní reakcí vedoucí k štěpení vazeb a uvolňování léčiva, jak se matrice rozpadá na biologicky odbouratelné složky. Použití přírodních polymerů dává přednost uměle syntetizovaným polymerům, jako jsou polyanhydridy, polyestery, polyakrylové kyseliny, poly (methylmethakryláty) a polyurethany. Bylo zjištěno, že hydrofilní, amorfní, nízkomolekulární polymery obsahující heteroatomy (tj. Atomy jiné než uhlík) nejrychleji degradují.

Vědci řídí rychlost přenosu léku tím, že mění tyto vlastnosti a tím upravují rychlost degradace.