صفحه اصلی - فروم پرشین سون

بازگشت   PersianSeven Forums > تالارهای علمی و مهندسی | Science and Engineering > انجمن مهندسی پرشين سون > مهندسی نساجی
پورتال پرشين راهنمایی جــوایز IShop وبلاگ پرشین تماس با ما


ارسال مبحث جدید  پاسخ
 
LinkBack ابزارهای موضوع جستجو این تاپیک حالت نمایش
قدیمی 3 هفته پیش   #1 (لينک اين پست)
معاونت سایت
 
آواتار فرنوش
 
تاريخ عضويت: Oct 2013
محل سكونت: اصفهان
سن: 22
اسم واقعی: یلدا
پست ها: 50,538
تشكرها (از ديگران): 25,340
تشكر شده 19,082 بار در 11,351 پست
چوق (ثروتمند شماره 3): 33,561,997
پاداش داده شده 1,562 مرتبه
تاکنون 1,177 مرتبه با چوق تشکر کرده
تشکر شده با چوق 597 مرتبه
فعاليت Longevity
10/20 10/20
Today پست ها
ssss50538

ويترين جوايز


عکسهای خریداری شده
نیمرو کامبربچ فاش انگور
چلسی
New.s آشنایی با پلیمرهای هوشمند و استفاده آنها در زیست شناسی مواد

سیستم های زنده به خودی خود و در شرایط متغیر، نسبت به محرک های خارجی، تطبیق پیدا می کنند. متخصصین پلیمر سعی دارند تا این رفتار را تقلید کرده و از آن در ایجاد پلیمرهایی استفاده کنند که پلیمر هوشمند نامیده می شود. این پلیمرها، پلیمرهایی هستند که متحمل تغییرات فیزیکی، شیمیایی و گسترده ای می شوند. این تغییر در پاسخ تغییرات خارجی ایجاد شده در شرایط محیطی (مانند دما، pH، نور، میدان مغناطیسی و الکتریکی، فاکتورهای یونی، مولکول های بیولوژیکی و ...) می باشد. پلیمرهای هوشمند دارای کاربردهای خوبی در زمینه ی بیومدیکال می باشد مانند سیستم های تحویل مربوط به عوامل درمانی، داربست های مهندسی بافت، حمایت کننده های کشت سلولی، وسایل جداسازی بیولوژیکی، سنسورها و سیستم های محرک. این مقاله بر روی پلیمرهای حساس به pH و حساس به دما، می باشد. همچنین کاربردهای متداول و جدید آنها در بیومواد، تحویل دارویی و مهندسی بافت نیز بیان شده است. مواد با پاسخ دوگانه، همچنین معرفی خواهند شد که علت این معرفی، پتانسیل بالایی این مواد در کاربردهایی است که در زمینه ی بیومدیکال دارند. مقدمه

سیستم های پلیمری حساس به تحریک و یا سیستم های پلیمری هوشمند با تغییرات کوچک در محیط، تغییر قابل توجهی در خواص پیدا می کنند. مهم ترین این سیستم ها از نقطه نظر بیومدیکال، آنهایی هستند که نسبت به pH و یا دما حساس هستند. بدن انسان در طول دستگاه گوارش، دارای pH های مختلفی است. این تغییر در pH همچنین در سایر بافت ها (مثلا در تومورها) و اجزای داخل سلولی نیز مشاهده می شود. پلیمرهای حساس به گرما که دارای دمای تغییر نزدیک به مقادیر فیزیولوژیکی، مانند پلی (N- ایزوپروپیل آکریل آمید) (PNIPAm) قابلیت های زیادی را در زمینه ی بیومدیکال، ایجاد می کنند. در ادامه در مورد این مباحث، صحبت خواهد شد.
برهمکنش های پلیمر به پلیمر و پلمر با حلال (در کاربردهای بیومدیکال، این حلال ها، اغلب آب هستند)، موجب یک تغییر جداکننده در گستره های مختلف pH و دماهای مختلف می شود. این مسئله موجب انتقال زنجیره ای میان حالت های پیچه ای متراکم و گسترده، می شود. در مورد پلیمرهای حساس به pH، المان کلیدی سیستم، وجود بخش های یونی هستند که قابلیت یونیزه شدن را دارند و اندکی اسیدی یا بازی هستند. این بخش ها، به زنجیره ی اصلی آب گریز پلیمری، متصل هستند. پس از یونیزاسیون، زنجیره هایی که به حالت پیچه ای در آمده اند، به صورت قابل توجهی گسترده می شوند و به دفع الکترواستاتیک ایجاد شده از بارهای تولیدی، پاسخ می دهند.
پلیمرهای حساس به دما، دارای یک تعادل آب گریز- آب دوست کوچک در ساختار خود هستند و یک تغییر کوچک در دما، موجب تغییر جدید در برهمکنش های آب گریز و آب دوست میان زنجیره های پلیمری و محیط آبی می شود.
پاسخ ماکروسکوپی پلیمر، به حالت فیزیکی زنجیره ها، وابسته است (همانگونه که در جدول 1 مشاهده می شود). اگر زنجیره های ماکرومولکولی خطی و قابل حل شدن باشن، محلول به دلیل رسوب دهی در زمانی که انتقال رخ می دهد، از حالت محلول تک فاز به دو فازی تبدیل می شود.
Hoffman و همکارانش نشان دادند که در یک طراحی بسیار زیبا، عملکرد گیرنده ی آنزیمی می تواند در زمانی که این نوع از پلیمر دارای مکان های فعال است، تعدیل می شود. آنها قادر به فعال و غیر فعال کردن گیرنده ها، با استفاده از تبدیل حالت از حالت پیچه ای به حالت گسترده و بالعکس، می باشند. پلیمرهای حساس به pH و دمایی که قابلیت انحلال دارند و می توانند در شرایط فیزیولوژیکی، بر استحاله فایق آیند، را می توان به عنوان سیستم تزریقی با میزان تهاجم حداقل، مورد استفاده قرار داد. سیستم های محلول ممکن است به سهولت تزریق شوند، به هر حال، آنها به صورت درجا (in situ) رسوب دهی کنند و یا به صورت ژله تبدیل شوند و یک امپلنت یا یک چارچوب ایجاد کنند که برای سیستم های تحویل دارو (DDS) و یا کاربردهای مهندسی بافت، مناسبند.
هیدروسول های بازگشت پذیری که حالت سول ژل دارند، معمولاً بوسیله ی پلیمرهای بلوک یا گرافت مانند پلورونیک ها (Pluronics) و پلی استرهای زیست تخریب پذیر PEO (PLGA، PLLA و PCL) تشکیل شده اند. این سیستم ها، هم اکنون در بازار به عنوان محلول های تزریق شونده ی دارای میزان تهاجم مینیمم (minimally invasive injectable solutions) (با نام های تجاری BST-Gel® از شرکت BioSyntech و ReGel® از شرکت Macromed) به فروش می رسند. کوپلیمرهای بلوک و گرافت ممکن است سایر انواع انتقال ها پلیمرهای محلول را ایجاد کنند مانند ایجاد میسل و یا کلوخه ای شدن میسل ها. این رفتار، به طور نزدیکی با رفتار انتقال سل ژل بازگشت پذیر، در ارتباط است زیرا در برخی موارد، میسل ها، شکل اولیه در ژله شدن هستند.
اگر پلیمر حساس بخشی از یک شبکه ی نامحدود با پیوندعرضی را ایجاد کند، سازماندهی مجدد زنجیره ای به معنای انتقال ژله ای است که میان یک حالت منبسط شده و حالت منقبض شده، ایجاد می شود (شکل 1). تفاوت میان این دو حالت می تواند تشکیل دهنده ی نظم باشد. این رفتار برای آماده سازی DDS پالسی، بسیار جذاب است.
اصلاح سطحی با این نوع از پلیمرها، منجر به آماده سازی سطح مشترکی می شود که ممکن است رفتار متفاوتی را در پاسخ به این تغییرات کوچک نسبت به پارامترهای محیطی، ایجاد می کند. سطوح ممکن است از حالت آب گریز، به حالت آب دوست تبدیل شود و یا اگر یک غشا به صورت شیمیایی اصلاح شود، ممکن است اندازه ی تخلخل ها، تغییر کند.
از این روش عمومی، موضوعات مختلفی در این مقاله، مورد بررسی قرار می گیرد مثلا تنظیم پاسخ (گستره ی انتقال دما یا pH، نرخ تبدیل و ...). این کار با کنترل ساختار زنجیره های پلیمری، انجام می شود. برخی گزارش ها در مورد استفاده از پلی کاتیون ها برای حمل و انتقال ژن ها، نیز مورد بررسی قرار گرفته است. توجهات خاصی در مورد پلیمرهای هوشمند با تحریک دوگانه یا پلیمرهایی انجام شده است که می تواند به دو پارامتر پاسخ دهند. این مسئله به صورت همزمان انجام می شود یعنی پلیمر هم به دما و هم pH حساس است.
پلیمرهای حساس به pH: ملاحظات عمومی
پلیمرهای حساس به pH پلی الکترولیت هایی هستند که در ساختار آنها گروه های اسیدی یا بازی وجود دارد که یا پروتون می گیرند و یا آزاد می کنند. این کار در پاسخ به تغییرات ایجاد شده در pH محیط، انجام می شود. گروه های اسیدی یا بازی آویزان بر روی پلی الکترولیت ها، متحمل یونیزاسیون می شوند، مشابه با گروه های اسیدی و بازی موجود بر روی مونو اسید ها و یا مونو بازها. به هر حال، یونیزاسیون کامل بر روی پلی الکترولیت ها، مشکل تر است که علت آن، اثرات الکترواستاتیک ایجاد شده بواسطه ی سایر گروه های یونیزه شده ی جانبی، می باشد. این مسئله موجب ثابت جداسازی ظاهری (K_a) متفاوت نسبت به مونواسید ها یا مونوبازهای مربوطه، می شود.
با ایجاد یک بار در طول زنجیره ی اصلی پلیمر، دافعه ی الکترواستاتیک منجر به افزایش در حجم هیدرودینامیکی پلیمر می شود. این انتقال بین حالت پیچه ای و گسترده، تحت تأثیر شرایطی است که موجب اصلاح دافعه ی الکترواستاتیک مانند pH، استحکام یونی و نوع ضدیت ها، می شود. این انتقال از حالت منقبض به حالت منبسط، با تغییر در فشار اسمزی توصیف می شود که با خنثی شدن گونه های متحرک از بارهای شبکه ای، اعمال می شود. گستره ی pH که در آن، انتقال به صورت بازگشت پذیر انجام می شود، می تواند عموماً با دو استراتژی، تنظیم شود:
انتخاب بخش با قابلیت یونیزه شدن با یک pK_a منطبق بر گستره ی pH. بنابراین، انتخاب مناسب میان پلی اسید و یا پلی باز باید برای کاربردهای مناسب، در نظر گرفته شود.
استفاده از اجزای آب گریز در زنجیره ی اصلی پلیمر و کنترل کردن طبیعت و توزیع آنها. وقتی گروه های با قابلیت یونیزه شدن، به صورت گونه های خنثی و غیر یونیزه در آیند و نیروهای دافعه ای در داخل شبکه ی پلیمری از بین روند، برهمکنش های آب گریز، غالب می شوند. ایجاد یک جزء آب گریز بیشتر می تواند ترکیب فشرده تری را در حالت غیر باردار ایجاد کند و امکان انتقال فازی بیشتر شود. آب گریزی این پلیمرها، می تواند با کوپلیمیزاسیون مونومرهای با قابللیت یونیزه شدن آب دوست با مونومرهای آب گریزتر (با یا بدون اجزای حساس به pH مانند 2 هیدروکسی اتیل متا اکریلات، متیل متااکریلات و مالئیک انیدرید) کنترل شود.
پلیمرهای پلی اسید در pH های پایین، متورم نمی شوند. زیرا گروه های اسیدی، پروتون دار و غیر یونیزه اند. وقتی pH افزایش می یابد، یک پلیمر با بار منفی متورم می شود. رفتار عکسی برای پلیمرهای پلی باز ایجاد می شود زیرا یونیزاسیون گروه های بازی در زمان کاهش pH افزایش می یابد. مثال های نمونه وار از پلیمرهای حساس به گروه های آنیونی، عبارتند از پلیمرهای حاوی پلی (کربوکسیلیک اسید) مانند پلی (اکریلیک اسید) (PAA) یا پلی (متااکریلیک اسید) (شکل 2). یکی دیگر از انواع پلیمرهای پلی اسید، پلی سولفونوآمیدها (مشتق های p- آمینوبنزن سولفونامید) می باشند (شکل 3). این پلی اسیدهای ضعیف دارای pK_a هستند که میزان تغییر آن باریک تر است (یعنی از 3 تا 11). این میزان از pK_a به طبیعت خروج الکترونی جایگزین های نیتروژن، وابسته می باشد. یک تعداد از مثال ه ای مربوط به پلی الکترولیت های کاتیونی عبارتند از پلی (N، N- دی الکیل آمینواتیل متا اکریلات) (شکل 4)، پلی (لیسین) (PL)، پلی (اتیلن ایمید) (PEI) و کیتوسان.
وقتی زنجیره های پلیمری حساس به pH پیوند عرضی بدهند، موجب تشکیل هیدروژل می شود. رفتار این مواد نه تنها تحت تأثیر طبیعت گروه های با قابلیت یونیزاسیون، ترکیب پلیمر و میزان آب گریزی زنجیره ی اصلی پلیمر می باشند، بلکه همچنین تحت تأثیر دانسیته ی پیوند عرضی نیز می باشد. این مورد موجب تحت تأثیر قرار گرفتن نفوذپذیری مواد حل شونده می شود و موجب رهایش ترکیبات بیواکتیو می شود که برخی کاربردها دارد. علاوه بر این موارد، میزان دانسیته ی پیوند عرضی بلاتر، نفوذپذیری پایین تر، مخصوصا مواد حل شونده ی با وزن مولکولی بالا نیز تحت تأثیر قرار می گیرد.
بیشتر مواد توصیف شده در این مقاله که به محرک های خارجی پاسخ می دهند، هیدروژل های اکریلیکی هستند. در حالت متورم، هر زنجیره ی پلیمری بوسیله ی مولکول های حلال ایزوله می شوند و بنابراین، در طی فرایند ژله ای شدن، به عنوان واحد مولکولی منفرد، تحت نیروهای کششی یا برشی قرار می گیرد. بیشتر ژله های پلی الکترولیتی با افزایش میزان تورم، با کاهش مدول مواجه هستند. به هر حال، پلی (سیلامین) (شکل 5) تحت تورم سخت می شود. این مسئله به دلیل تشکیل قفل های مولکولی صلب از طریق برهمکنش های یونی، ایجاد می شود. این سیستم شامل پلیمری بر پایه ی سیلیکون است که از واحدهای متناوب N و N- دی اتیل اتیلن دی آمین و 3 و 3- دی متیلن- 3- سیلاپنتامتیلن تشکیل شده است. این مواد میکروکره های هیدروژله ای بر پایه ی این شیمی ایجاد می کنند که موجب تشکیل یک لایه ی پوسته ای بسیار پایدار در زمان تورم در محیط اسیدی، می شوند. لایه ی پوسته ای پایدار خارجی، به دلیل انرژی فعال سازی بالا برای انتقال حالت گلوله ای به میله ای در داخل لایه ی پوسته ای، توصیف می شود.


کاربردها

پلیمرهای حساس به pH در چندین کاربرد بیومدیکال، مورد استفاده قرار می گیرند. مهم ترین این کاربردها، استفاده از آنها در سیستم های دارو رسانی و ژن رسانی و همچنین سنسورهای گلوکزی می باشد. بین تمام سیستم های توصیف شده در این مقاله، ما در این بخش مثال های جذابی را ارائه کردیم که در طی سال های اخیر، از این پلیمرها، استفاده کرده اند. سیستم های دارو رسانی

pH در طول فاصله ی معده (GIT) تا روده، از 2 تا 10 تغییر می کند. این شرایط موجب می شود تا پلیمرهای حساس به pH، برای دارو رسانی به روده ی بزرگ، مناسب باشند. متداول ترین این روش ها استفاده از پلیمرهای روده ای است که در برابر تخریب در محیط های اسیدی، مقاوم می باشند و می توانند داروها را در محیط های قلیایی (به دلیل تشکیل نمک) رها سازی کنند. چندین مثال از این نوع از پلیمرها هم اکنون تجاری سازی شده اند. این پلیمرها، عبارتند از: Eudragit L، Eudragit S از شرکت Röhm Pharma GmBH (که بر پایه ی متا اکریلیک اسید و متیل متا اکریلات تولید شده اند)، یا CMEC از شرکت Freund Sangyo ، CAP از شرکت Wako Pure Chemicals، HP-50 و ASM از شرکت Shin-Etsu Chemical (مشتق شده از سلولز). یک تعداد زیاد از پلی ساکاریدها مانند آمیلوز، آدامس گار (guar gum)، پکتین (pectin)، کیتوسان، اینولین (inulin)، سیکلودکسترین (cyclodextrin)، کندرویتین سولفات (chondroitin sulphate)، دکستران (dextran) و آدامس نخود فرنگی (locust beam gum)، نیز برای رهایش دارو در روده ی بزرگ، استفاده شده اند.
چندین گروه نیز توسعه یافته اند که به آنها پرودراگ های (prodrugs) پلیمری گفته می شود (پلیمرهایی که در آنها دارو به صورت کوالانسی به زنجیره ی ماکرومولکولی متصل شده است). این مواد با تغییر در pH، مستعد کلیواژ هیدرولیتیکی هستند و از این رو، برای تحویل دارو در روده ی بزرگ، مناسبند. از جمله این پلیمرها، می توان به پلی (N- متا اکریلویل آمینو اتیل 5- آمینو سالیسیل آمید) یا پلی (متااکریلویل اتوکسی اتیلن 5- آمینوسالیسیلیک اسید) یا سیستم های کوپلیمری بر پایه ی 2- اگریلوآمیدو- 2- متیل پروپان سولفونیک اسید (AMPS) و مشتقات متا اکریلیک از یک داروی antiaggregant که Triflusal نامیده می شود (شکل 1).
به هر حال، pH در GIT یا معده، بسته به وعده ی غذایی، شرایط پاتولوژیکی و حتی مسائل داخلی متغیر است و از این رو، میزان رهایش دارو در طول سیستم گوارش، قابل پیش بینی، نمی باشد. بنابراین، استراتژی که بر اساس میکرو فلورس روده ی بزرگ (colonic microflora) برای رهایش داروهای به دام افتاده می باشد، متداول تر به نظر می رسد یعنی فعالیت گلایکوزیداز (glycosidase activity) میکرو فلورس روده ی بزرگ مسئول رهایش داروها از پروداروهای گلایکوزیدازی و وجود یک آزورداکتاز (azoreductase) از باکتری بی هوازی کلن، نقش اساسی در رهایش دارو از پروداروهای با اتصال azo، ایفا می کند.
محققین پلیمرهای حساس به pH پیچیده تری توسعه داده اند که بوسیله ی آنها، تغییرات pH به گونه ای است که در طبیعت رخ می دهد. این مسئله یک مزیت برای این دسته از پلیمرهای حساس به pH محسوب می شود. این مواد با تقلید از ارگانیزم های زنده تولید شده اند و تلاش شده است تا مکانیزم پاسخ آنها، تقلید شود. Sauer و همکارانش سنتز محفظه های نانویی کوچکی را گزارش داده اند که نسبت به pH حساس می باشند. این ماده با الهام از ذرات ویروس، تولید شده اند. وسایل پلی (اکریلیک اسیدی) بوسیله ی پلیمریزاسیون حفره ای و پلیمریزاسیون امولسیونی تولید شده اند (با استفاده از ذرات لاتکس با ساختار پوسته- هسته). این نانوکپسول ها، قابلیت محافظت نانومحفظه ای را به همراه نفوذپذیری کنترل شده دارد و بنابراین، می توانند برای رهایش خاص مواد کپسوله شده در داخل هسته ی داخلی، استفاده شوند.
Bellomo و همکارانش یک نوع جدید از کیسه های سنتزی را با میزان بالایی از کنترل تولید کرده اند. این بخش ها، با استفاده از کوپلیمرهای بلوک آمفیفیلکی، تولید شده اند. بلوک آب گریز از لیسین تولید می شود. این بخش ها به همراه واحدهای اتیلن گلیکول محلول در آب و بلوک های آب گریزی تولید شده اند که از پپتیدهای لیسینی، تشکیل شده اند. پلیمر سنتزی موجب تشکیل ساختاری ابرمولکولی با حساسیت بالا نسبت به سیگنال های محیطی، می شود که قادر است نسبت به تغییر در pH با دقت زیادی پاسخ دهند. این سیستم ها به عنوان حامل ها در دارورسانی، استفاده می شوند.
بیشتر سیستم های هوشمند رهایش دارویی، بوسیله ی انتقال فاز- حجمی تولید می شوند. به هر حال، Liu و همکارانش آماده سازی یک میکروژل بتا- سیکلودکسترینی را برای تولید وسایل تحویل دارویی گزارش داده اند.
پلیمرهای حساس به pH همچنین در کامپوزیت های آلی- غیر آلی استفاده می شوند. ماده ی حاصله هم دارای مزیت های مواد غیر آلی (پایداری مکانیکی بالا) و هم خاصیت کپسوله کردن پلی الکترولیت های معمولی را دارد. این مواد خواص رهایش کنترل شده ای دارند. در واقع این رهایش بر اساس تغییر در pH یا استحکام یونی انجام می شود. Shchukin و همکارانش در سال 2003، سنتز و شناسایی ویژگی های کپسول های تولید شده از کامپوزیت های غیر آلی/ آلی جدیدی را مورد بررسی قرار دادند که در آنها، ذرات غیر آلی به عنوان بلوک های ساختاری، به همدیگر متصل می شوند و همچنین پلی الکترولیت های حساس به pH نیز به آنها متصل شده است. علاوه بر کاربردهای متداول کپسول های پلی الکترولیتی در رهایش دارویی، این کپسول های کامپوزیتی می توانند همچنین به عنوان میکرو راکتورها در واکنش های آنزیمی و سنتز عوامل در فاز گازی (در تولید میکرومحفظه های توخالی) مورد استفاده قرار گیرد. بخش های غیر آلی همچنین کاربردهای پزشکی نیز پیدا کرده اند. از این مواد به همراه مواد دارویی کپسوله شده، می تواند اثرات درمانی توأمان ایجاد کرد یعنی استفاده از کپسول های حاوی هیدروکسی آپاتیت در ترمیم استحوان ها. این کپسول ها، می توانند همچنین به عنوان میکرومحفظه های محافظ جامد نیز مورد استفاده قرار گیرند. این مسئله به دلیل قابلیت این مواد برای حفظ حالت کره ای و خواص رهایش دارویی کنترل شده، می باشد. حامل های ژن

پلی الکترولیت ها دارای پتانسیل بالایی در استفاده در بیوموادی می باشند که در تحویل مولکول های با بار مخالف، استفاده می شوند. یکی از کاربردهای متداول پلیمرهای حساس به pH، به عنوان حامل های ژن می باشد. DNA معمولی به سختی در سلول ها ترکیب می شود زیرا این ماده بار منفی دارد و در شرایط فیزیولوژیکی، دارای اندازه ی بسیار بزرگی است. لیپوزوم ها و پلی کاتیون ها دو گروه اصلی از روش های ژن رسانی شیمیایی غیر ویروسی هستند که DNA را از لحاظ بار به تعادل می رسانند. این مواد می توانند در محفظه های سلولی، وارد شوند. Godbey و Mikos برخی از مزیت های سیستم های تحویل ژنی غیر ویروسی را مورد بررسی قرار داده اند. این دو محقق از پلی (اتیلن ایمین(PEI) و پلی (L- لیسین) (PLL) به عنوان دو کاندید موفق برای این کاربردها، نام برده اند. PEI یک پلیمر سنتزی پلی کاتیونی است که موجب متراکم شدن DNA در محلول می شود و موجب تشکیل کمپلکس هایی می شود که به سهولت بوسیله ی بسیاری از انواع سلول ها، آندوکتوز می شوند. کیتوسان که در واقع یک آمینوپلی ساکارید زیست سازگارپذیر و با قابلیت جذب مجدد می باشد، به طور گسترده ای به عنوان حامل DNA استفاده می شود.
Lim و همکارانش یک پلی استر پلی کاتیونی، زیست تخریب پذیر و خود تخریب شونده به نام پلی (ترانس- 4 – هیدروکسی- L- پرولین) (استر PHP) به همراه هیدروکسی پرولین است، تولید کرده اند که یک جزء اصلی از کالوژن، ژلاتین و سایر پروتئین ها می باشد. استر PHP موجب تشکیل کمپلکس پلیمر/ DNA می شود که دارای قطر متوسط کمتر از 200 نانومتر می باشد. این کمپلکس می تواند سلول های پستانداران را برش دهد. این مسئله با ترانسفکشن بدست آمده بوسیله ی PLL قابل مقایسه می باشد. PLL متداول ترین پلیمر مورد استفاده در تحویل ژن می باشد.
Lim و همکارانش یک ماده ی مشابه با PLL را با استفاده از پلی [آلفا- (4- آمینوبوتیل)-L- گلیکولیک اسید] (PAGA) را برای استفاده به عنوان حامل ژن، مورد استفاده قرار دادند. این پلیمر DNA را در داخل یک پلیمر کروی متراکم می کند و تخریب تشدید شده ای را در زمان آزاد شدن، از خود نشان می دهند. این تخریب در طی تشکیل کمپلکس ها با DNA، کاهش می یابد. بازده ترانسفکشن کمپلکس های PAGA/ DNA در حدود دو برابر کمپلکس های PLL/ DNA می باشد. مهم ترین ویژگی این پلیمرها نسبت به لیپوزم های کاتیونی و دندریمرهای پلی آمیدو آمین ها (PANAM) حلالیت بالا، سمی نبودن و قابلیت تخریب پذیری در زمانی استفاده به عنوان حامل ژنی می باشد.
Kataoka اخیراً میسل های پلیمری از جنس پلیمرهای بلوک دکستروبیسین پلی (اتیلن گلیکول)- پلی (آسپارتام هیدرازین دکستروبیسین) را به عنوان نانوحامل های مورد استفاده برای انتقال ژنی و دارو رسانی، استفاده کرده اند. این پلیمرها داروها و ژن ها را در pH فیزیولوژیکی حفظ می کنند و دارو را در زمانی رهاسازی می کنند که pH به زیر 6.0 برسد.
پلی الکترولیت های آنیونی در توسعه ی سیستم های تحویل داروی داخل سلولی استفاده می شود. این سیستم ها با استفاده از مکانیزم های بی ثبات کنندگی غشائی، تولید می شوند. این پلیمرها، می توانند نسبت به واکنش با غشاهای فسفولیپیدی در تحریک های خارجی مانند اسیدی شدن محیط پیرامون، مقاوم باشند. این استراتژی، برای بهبود تحویل سیتوپلاسمی بیومولکول ها (DNA، پروتئین ها) مورد استفاده قرار می گیرد که در آن، ورود به سلول ها، از طریق اندوسیتوز و اندام های اسیدی انجام می شود.
گروه Hoffman تلاش های زیادی بر روی تولید سیستم های تحویل جدید برای ورود مؤثر بیومولکول ها به داخل اهداف داخل سلولی، انجام داده اند. آنها از مکانیزم مولکولی مورد استفاده بوسیله ی برخی از ویروس ها و پاتوژن هایی استفاده می شوند که در واقع قابلیت حس تغییرات pH اندک را در محفظه اندوسومی (endosomal compartment) دارند و بوسیله ی عدم ثبات در غشاهای اندوسومی، فعال سازی می شوند. این مکانیزم ها موجب افزایش انتقال پروتئین و DNA به داخل سیتوپلاسم از طریق محفظه داخل سلولی مانند اندوسوم، می شوند. آنها نشان دادند که استفاده از پلی (2- پروپیل اکریلیک اسید) (PPAA) (شکل 2dبخش اول این مقاله) موجب بهبود تحویل داخل سلولی پروتئین و DNA می شود. آنها همچنین سیستم های حامل تطبیق پذیرتری تولید کرده اند که در آنها، مونومرهای عامل دار جدید (مانند پیریدیل دی سولفید اکریلات، PDSA) استفاده شده است که موجب ترکیب مؤثر از طریق اتصال های سولفیدی می شود که می تواند پس از انتقال اندوسومی درمان گرها، کاهش یابد. PDSA با مونومرهای اسیدی آلکیل اکریلیک و مونومرهای آلکیل اکریلات، کوپلیمر می شوند. فعالیت عدم ثبات غشایی پلیمرها، به طول بخش های آلکیل و نسبت آنها در زنجیره های پلیمری نهایی، وابسته می باشد. سنسورهای گلوکز

یکی از متداول ترین کاربردهای پلیمرهای حساس به pH، تولید سیستم های تحویل انسولین برای درمان بیماران دیابتی است. تحویل انسولین در سایرسیستم های دارورسانی، متفاوت است زیرا انسولین باید دقیقا در زمان مورد نیاز و به میزان مورد نیاز تحویل داده شود. بسیاری از وسایل برای این هدف توسعه یافته اند و تمام آنها دارای یک سنسور گلوکز است که بر روی این سیستم ها ساخته می شوند. در محیط های غنی از گلوکز، مانند جریان خون پس از وعده ی غذایی، اکسیداسیون گلوکز و تبدیل ان به گلوکز اسید که بوسیله ی گلوکز اکسیداز (GluOx) کاتالیست می شود، می تواند موجب کاهش در pH و رسیدن آن به میزان 5.8 شود. این آنزیم احتمالاً متداول ترین روش برای تشخیص گلوکز است و موجب می شود تا انواع متفاوتی از هیدروژل های حساس به pH برای تعدیل سیستم های تحویل انسولین، ساخته شوند.
پلیمرهای حساس به دما ملاحظات عمومی

تغییرات پلیمرهای حساس به دما، متداول ترین طبقه از پلیمرهای حساس محیطی هستند که به منظور استفاده در زمینه ی بیومدیکال، مورد مطالعه، قرار گرفته اند. این نوع از سیستم ها، دارای دمای انحلال بحرانی هستند. این انحلال اغلب در آب صورت می گیرد و در این دما، فاز پلیمری به محلول تبدیل می شود. این کار با توجه به ترکیب آنها انجام می شود. سیستم هایی که بالاتر از یک دمای خاص، یک فاز دارند و زیر این دما، جدایش فازی دارند، در واقع دمای انحلال بحرانی بالایی (UCST) گفته می شود. به عبارت دیگر، در محلول های پلیمری که در زیر یک دمای خاصی، به صورت تک فاز هستند و در بالای این دما، دو فازی هستند، به این مواد، دمای محلول بحرانی پایین تر (LCST) نامیده می شوند. این نوع از پلیمرها، در واقع پلیمرهایی هستند که کاربردهای متعددی پیدا کرده اند. مثال نمونه وار از این پلیمرها، پلی (N- ایزوپروپیل اکریل آمید) (PNIPAAm) می باشد که دارای LCST در دمای 32 درجه ی سانتیگراد می باشد. در زیر این دما، پلیمر به دلیل برهمکنش های آب دوست، محلول می باشد. در واقع پیوند هیدروژنی در این حالت غالب است، در حالی که یک جدایش فازی در بالاتر از دمای LCST رخ می دهد که علت آن غلبه ی برهمکنش های آب گریز می باشد. سایر انواع حساسیت ها نسبت به دما، بر اساس برهمکنش های بین مولکولی ایجاد می شود، مشابه با پلورونیک ها (Pluronics) یا پولوکامرز (Poloxamers) (PEO-PPO-PEO). این پلیمرها، ارتباط آب گریز بلوک های PPO منجر به تشکیل ساختارهای میسلی در بالاتر از دمای تشکیل بحرانی میسل (CMT) می شود.


پلیمرهای با منشاء طبیعی

ژلان (که از گلوکز و بتا- D- گلوکورونیک اسید و آلفا- L- رامنوز تشکیل شده است)، ژلاتین (پروتئین بدست آمده از هیدرولیز کلاژن)، آمیلوپکتین (amylopectin)، آمیلوز و آگارز برخی از بیوپلیمرهایی هستند که دارای حساسیت در برابر دما هستند. این مسئله به دلیل مکانیزم های ژله ای شدن مختلف انجام می شود و منجر به تشکیل پیکربندی حلزونی بواسطه ی تشکیل پیوند عرضی، می شود. این پلیمرها، در دماهای بالا، سل هستند و در دماهای پایین تر، با تشکیل کلوخه هایی از بخش های حلزونی دوگانه، به ژل تبدیل می شوند. ژلان پلی ساکاریدی و مشتق های آنها، مانند استر بنزیل ژلانی، این پیکربندی را بواسطه ی پیوندهای هیدروژنی در محیط مایع، بدست می آورد. در مورد ژلاتین، تشکیل شبکه های ژله ای به دلیل تغییر از پیکربندی رندوم به پیکربندی حلزونی سه گانه، ایجاد می شود. پایداری پایین ژلاتین تحت شرایط فیزیولوژیکی، موجب می شود تا اتصال با سایر پلیمرها، مانند کیتوسان بهبود یابد و ماده ی حاصله، تا دمای 50 درجه سانتیگراد، پایدار باشند.
اتصال های بیولوژیکی پلیمر- پروتئین
Hoffman و همکارانش همچنین اتصال های بیولوژیکی پلیمری– پروتئینی تولید کرده اند که برای استفاده در جداسازی مواد مشابه، بیوسنسورها، عوامل تشخیصی، فرآیندهای آنزیمی و رسانش هدفمند داروها و مواد شیمیایی، برچسب ها و روش های سیگنال دهی، مورد استفاده قرار می گیرند. دو نوع از اتصال های بیولوژیکی، شامل پلیمرهای با پاسخ در برابر محرک ها می باشند که به شیوه های زیر تولید می شوند:
ترکیب کردن رندوم گروه های لیسین آمینو از یک پروتئین
ترکیب کردن پلیمرها در مکان های خاص برای ایجاد سایت های آمینو اسیدی خاص. قراردادن پلیمرهای حساس به تحریک در نزدیکی مکان های فعال یک پروتئین تشخیصی می تواند موجب بهبود و ایجاد یک سیستم حساس به عوامل محیطی شود.
PNIPAAm به عنوان پلیمر مصنوعی حساس به تحریک انتخاب شده است. این ترکیب ها با استفاده از ماکرومولکول های با تحریک دوگانه مانند کوپلیمرهای N و N0 دی متیل اکریل آمید (DMA) و 4- فنیل آزوفنیل اکریلات (AZAA) یا N- 4- آزوفنیل آکریل آمید (AZAAm) تولید می شوند. کوپلیمرهای بر پایه ی NIPAAm و AAc داری کنترل pH بیوتینی و رهایش آنی از پروتئین های اصلاح شده ی ژنتیکی، می باشند.
پلیمرهای حاوی پاسخ های محرک دوگانه
این ممکن است که ساختارهای پلیمری بدست آوریم که هم به دما و هم pH حساس باشند. این کار با ترکیب ساده ی گروه های عاملی با قابلیت یونیزاسیون و آب گریز، انجام می شود. این مسئله اغلب با کوپلیمریزاسیون مونومرهایی انجام می شود که حاوی این گروه های عاملی هستند. این مواد از پلیمرهای حساس به گرما با پلی الکترولیت ها (SIPN, IPN) و یا با توسعه ی مونومرهای جدیدی تولید می شوند که به طور همزمان دارای هر دو تحریک، باشند.
برخی از محققین اخیراً مزیت های این زمینه را مورد بررسی قرار دادند. آنها میکروژل های کره- پوسته ای را بر اساس PNIPAAm، MBAAm و کیتوسان یا پلی (اتیلن ایمیدین) تولید کردند (در غیاب سورفکتانت). این مواد بوسیله ی پلیمریزاسیون گرافت و ایجاد یک ساختار هسته- پوسته ی مناسب انجام می شود که در آن، هسته ها حاوی مواد حساس به دما و پوسته ها حاوی مواد حساس به pH می باشند.
گروه تحقیقاتی Rodríguez-Cabello به طور گسترده ای بر روی توسعه ی پلیمرهای الاستینی مانند (ELPs) با استفاده از مهندسی ژنتیک کار کرده اند. این گروه توانسته پتانسیل های بالقوه ی استفاده از این مواد را نشان دهد. پلیمرهای مقاوم از این نوع با پوشش دهی یک گستره از ویژگی ها، تولید شده اند. آنها مواد مختلفی را با استفاده از تخمیر تولید کرده اند که در واقع این مواد مزیت های محیط زیستی قابل توجهی دارند. ELPs حساست دمایی و pH خوبی دارند و از این رو، در برخی از کاربردهای بیومدیکال، می توانند مورد استفاده قرار گیرند. ELPs همچنین می توانند با مولکول های حساس به نور مانند ازوبنزن ها و اسپیروپایرین اصلاح شوند و مولکول های حساس به نور تولید شود. Kurata و Dobashi روش آماده سازی حامل های دارویی هوشمندی را بر اساس مشتقاتی از N- آکرویلویل- N^'- آلکیل آمید های و L- گلوتامین اسید و L- آسپارتیک اسید، ارائه کرده اند.
سیستم های کوپلیمری جدید از NوN دی متیل آمینو اتیلن متا اکریلات (DMAEM) و اکریلیک اسید (AAc) یا ایتاکونیک اسید (IAc) و با تابش اشعه ی UV، تولید می شوند. این محصولات هم نسبت به تغییرت pH و هم تغییرات دمایی، حساس می باشند مانند یک پلی آمفولیت. این مسئله به دلیل ترکیب های مونومری و ترکیب دما و شرایط pH ایجاد می شود.
Kuckling و همکارانش یک مطالعه ی سیستماتیک بر روی تغییرات LCST نسبت به تعادل آب دوست/ آب گریز، انجام دادند. با این هدف، آنها کوپلیمرهایی از NIPAAm را با استفاده از مشتقات اکریل آمید تولید کردند که در آنها، گروه های کربوکسیلیک به مکان های خاصی متصل بود. این افراد اثر دما و pH بر روی خواص این مواد را مورد بررسی قرار دادند.
سایر محققین نیز NIPAAm را با بوتیل متا اکریلات و اکریلیک اسید ترکیب کرده و بدین صورت، وسایل حساس به pH یا دمایی ساختند که دارای خواص رسانش پپتید هستند. تولید این محصولات تأیید کرد که بازده این محصولات با افزایش استحکام یونی، افزایش می یابد. این مسئله در واقع به دلیل تغییر در برهمکنش های آب گریز و یا برهمکنش های خاض میان مولکول های پلیمری، اتفاق می افتد.
آلژینات (Alginate) با استفاده از PNIPAAm اصلاح می شود و بدین صورت SIPNs دارای پاسخ تحریکی دوگانه، می شود. این محصول برای کاربردهای بیومدیکال و استفاده در سیستم های رسانش دارویی، مناسب می باشد. علاوه بر این، Benrebouh و همکارانش کوپلیمرهایی را بر پایه ی NIPAAm و مونومرهای متااکریلات تولید کرده اند که از اسید چلیک (cholic acid) مشتق شده اند (شکل 1). با این روش، زیست سازگارپذیری این پلیمرها، بهبود می یابد.
کردند که در یک گستره ی دمایی بین 38 تا 40 درجه ی سانتیگراد، تغییر خاصیت می دادند. علاوه بر این، این مواد همچنین در pH=2.5، نیز حساسیت داشت. رفتار پاسخ الکتریسیته در میدانی به ولتاژ سه ولت، نیز مشاهده شده است. به دلیل اینکه ماده ی سنتزی، شفاف، الاستیک و دارای ظرفیت تورم بالاست، استفاده از آن در تولید سیستم های رهایش دارویی پیشنهاد شده است.
پلی (N و N – دی اتیلن آمیتو اتیل متا اکریلات) (PDEAEMA) (شکل 4b بخش اول این مقاله) نیز با استفاده از PEO کوپلیمره می شوند و بدست صورت کوپلیمرهای حساس به دما و pH برای کاربردهای رهایش تزریقی، استفاده می شود.
Gan و همکارانش پلیمرهای حساس به دما و pH جدیدی را بر پایه ی پلی (اکریلوییل – N- پروپیل پیپرازین) (PAcrNPP) تولید کردند (شکل 2) که دارای دمای انحلال بحرانی پایین (LCST) در آب بودند. این دما، در حدود 37 درجه ی سانتیگراد می باشد.
نتیجه گیری

این مقاله تلاش کرد تا برخی از پیشرفت های متداول در زمینه ی پلیمرهای هوشمند و کاربردهای آنها در بیومواد و حامل های رسانش دارویی و همچنین فرایندهای ترمیم بافت، را ارائه دهد. سیستم های پلیمری حساس به pH، ویژگی ها و کاربردهای آنها از جمله سیستم های رسانش دارویی، به طور خاص حامل های ژن، یکی از کاربردهای جالب توجه این سیستم ها هستند. پلیمرهای حساس به دما که می توانند از منشاء طبیعی یا مصنوعی باشند، نیز مورد بررسی قرار گرفت. همچنین رفتار دمایی، LCST، مکانیزم ژله ای شدن این مواد نیز مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت، مواد با پاسخ های دوگانه مانند سیستم های شبه الاستینی و هموپلیمرهای اکریلیکی و کوپلیمرهای با پاسخ های دوگانه در برابر محرک ها، مورد بررسی و بحث قرار گرفت.


پلیمرهای LCST

LCST می توانند به عنوان دمای بحرانی تعریف شود که در آن محلول پلیمری متحمل جدایش بازی شود و از یک فاز (حالت ایزوتروپ) به دو فاز (حالت آن ایزوتروپ) تبدیل شود. در زیر دمای LCST، بخش آنتالپی که در ارتباط با اتصال دهی هیدروژنی میان پلیمر و مولکول های آب است، مسئول انحلال است. وقتی دما به دمایی بالاتر از LCST برسد، بخش آنتروپی (برهمکنش های آب گریز) غالب می شوند و منجر به رسوب دهی پلیمر می شود. LCST مربوط به پلیمرها در محلول های آبی، می تواند بوسیله ی استفاده از اجزای آب گریز یا آب دوست، تعدیل شود. برای مثال، وقتی NIPAAm با مونومرهای آب دوست مانند AAm کوپلیمر شود، LCST تا 45 درجه ی سانتیگراد، افزایش می یابد (وقتی 18 % از AAm در پلیمر استفاده شود)، در حالی که LCST با استفاده از 40 % N- ترت- بوتیل آکریل آمید ((N-tBAAm آب گریز، به 10 درجه ی سانتیگراد می رسد.
وقتی هیدروژل ها با پلیمرهای حساس به دمای حاوی پیوند عرضی باشند، حساسیت دمایی در آب منجر به تغییر در میزان هیدراسیون پلیمر می شود. در زیر دمای انتقال، پلیمر متورم می شود. این میزان متورم شدن، به میزان هیدراسیون وابسته می باشد. با افزایش دما به بالاتر از دمای تبدیل، هیدروژل دوباره به حالت اولیه باز می گردد و منقبض می شود. این مسئله عموماً بازگشت پذیر است و می تواند به یک شیوه ی ضربانی اعمال شود و بدین صورت پلیمر در زمان اعمال تحریک، حالت روشن و خاموش داشته باشد.
معروف ترین گروه از پلیمرهایی که رفتار LCST دارند، عبارتند از: خانواده ی پلی (N- اکریل امید با جایگزینی) (شکل 1). PNIPAAm (شکل 1a) یک پلیمر دارای LCST است که به دلیل نزدیک بودن دمای LCST آن با دمای بدن، به طور گسترده، مورد بررسی قرار گرفته است. پلیمرهای مشابه عبارتند از: پلی (N، N^'- دی اتیل اکریل آمید) (شکل 1b) (دارای دمای LCST در گستره ی 26 تا 35 درجه ی سانتیگراد)، پلی (دی کتیل آمینو اتیل متا اکریلات) (شکل 1c) ( دارای دمای LCST نزدیک به 50 درجه ی سانتیگراد) و پلی (N- (L)- (1-هیدروکسی متیل) پروپیل متا اکریل آمید) (شکل 1d) (دمای LCST نزدیک به 30 درجه ی سانتیگراد).
PNIPAAm به طور گسترده ای از لحاظ مکانیزم انتقال و همچنین کاربردهای مختلف، مورد بررسی قرار گرفته است. وقتی PNIPAAm برای مثال با N و N^' متیلن- بیس- اکریل آمید (MBAAm) پیوند عرضی دهد، هیدروژل ایجادی حساسیت به دما دارد. میزان هیدراسیون آن در حدود 60 % زیر دمای انتقالی مربوط به LCST است. این میزان در حدود 0 % است. این رفتار تورمی می تواند از لحاظ کینتیکی و یا میزان تورم تنظیم شود. این کار با کنترل جوانب مختلف طراحی مولکولی انجام می شود. پاسخ سریع به منقبض شدن، می تواند با استفاده از واحدهای آب گریزی ایجاد شود که بواسطه ی کوپلیمریزاسیون NIPAAm با اکریلیک اسید (AA) تولید می شوند. همچنین می تواند معماری های مولکولی از PNIPAAm بدست آورد که حالت شانه ای دارند. تنظیم دمای LCST می تواند با کوپلیمریزاسیون با سایر مونومرهای توصیف شده در بالا، ایجاد شود. بدین صورت LCST نزدیک به دمای فیزیولوژیکی (27 درجه ی سانتیگراد) ایجاد می شود که برای کاربردهایی مانند دارو رسانی، مناسب می باشد. وقتی NIPAAm به صورت رندوم با مونومرهای با قابلیت یونیره شدن، مانند AA، کوپلیمره شوند، LCST مربوط به کوپلیمر تولیدی در گروه های با قابلیت یونیزه شدن pK_a، اصلاح و یا ناپدید می شود، در حالی که وقتی این گروه ها با AA و به صورت گرافت کوپلیمر می شوند، میزان LCST تغییری نمی کند. در مورد کوپلیمرهای رندوم بر پایه ی NIPAAm، 2- دی هیدروکسی اتیل متااکریلات (HEMA) لاکتات، LCST به بالای دمای بدن، افزایش می یابد. سپس استفاده از سیستم پلی (NIPAAM-co-HEMA لاکتات) برای آماده سازی کوپلیمرهای بلوک با پلی (اتیلن گلیکول)(PEG)، موجب ایجاد یک ساختار میسلی در دماهای فیزیولوژیکی می شود که می تواند در زمان هیدرولیز گروه های لاکتاتی، بدون ثبات شود. وقتی NIPAAm اصلاح شده با واحدهای آب دوست ایجاد می شود، افزایش LCST بیشتر از کوپلیمرهای رندوم می باشد. در این حالت، نرخ تبدیل در زمان اتصال دهی AA یا DMA به عنوان گروه های پایانی، آهسته می شود.
پلیمرهای دارای LCST در زمینه ی تولید ماتریکس های دارو رسانی و رهایش روشن و خاموش مورد استفاده قرار گرفته اند. در این مورد، در بالاتر از دمای LCST و در حالت انقباضی، هیدروسل های polyNIPAAm موجب تشکیل یک لایه ی پوسته ای ضخیم بر روی سطح خود می شوند که انتقال مولکول های بیواکتیو از هیدروسل را کاهش می دهد.
NIPAAm همچنین با آلکیل متااکریلات کوپلیمر می شود تا بدین صورت خواص مکانیکی هیدروژل افزایش یابد و حساسیت دمایی آن نیز حفظ گردد. پلی (NIPAAm-co بوتیل متا اکریلات) (پلی (NIPAAm-co-BM) برای تحویل انسولین در یک دمای موجود در گستره ی پروفایل روشن- خاموش، مورد مطالعه قرار گرفته است. این مشخص شده است که این سیستم دارای LCST در حدود 25 درجه ی سانتیگراد می باشد. ترت پلیمر NIPAAm، AAm و BM برای تحویل اندومتاسین مورد استفاده قرار گرفته است. این سیستم دارای LCST نزدیک به دماهای فیزیولوژیکی است.
کاربردهای بالینی هیدوژل های حساس به دمای بر پایه ی NIPAAm، محدود هستند زیرا آنها زیست تخریب پذیر نیستند اما به عنوان حامل های رهایش دارویی مورد ارزیابی قرار گرفته اند. این ترکیب با مواد دیگر ترکیب می شوند. ترکیب ها مختلف این سیستم با پراکنده سازی میکروذرات هیدروژلی PNIPAAm در یک زمینه ی ژلاتینی با پیوند عرضی، آماده سازی می شود. همچنین این سیستم ها، می توانند با کپسوله کردن و ایجاد یک هسته ی دارویی با همراه اتیل سلولزی تولید شوند که حاوی ذرات هیدروژل PNIPAAm نانوسایز می باشد. هیدوژل های جدید، دارای حساسیت بهتری نسبت به دما هستند و همچنین زیست تخریب پذیر نیز می باشند. این ژل ها با استفاده از ایجاد پیوند عرضی میان PNIPAAm و پلی (آمینو اسید) زیست تخریب پذیر، تولید می شود. Kumashiro و همکارانش یک شبکه ی در هم تنیده جدید ((SIPN بر اساس دکستران گرافت شده با زنجیره های پلیمری حساس به دما، تولید کردند که بوسیله ی آنزیم های خاصی در گستره ی دمایی تعریف شده، تخریب می شوند.
چندین روش در زمینه ی مهندسی بافت توسعه یافته است که در آن، از چارچوب های حساس به دما و یا اصلاح های سطحی برای دستکاری صفحات سلولی، استفاده می شود. ژل های پلی (NIPAAm-co اکریلیک اسید) (پلی (NIPAAm-co-AA) ) به عنوان زمینه ی خارج سلولی در جزایر پانکراس و در مورد پانکراس بیوشیمیایی استفاده شده است. غشاهای کامپوزیتی همچنین با بررسی میزان دمای LCST تولید شده اند. برای مثال، NIPAAm بر روی سطح دیسک های شیشه ای پیوند عرضی ایجاد کرده است و از آن در تشکیل هیدوژل ها در داخل تخلخل های شیشه ای، استفاده شده است. برای ایجاد یک وسیله ی روشن- خاموشی که با حرات کنترل می شود، هیدروژل های PNIPAAm بر روی کل سطح یک پلیمر متخلخل صلب، گرافت شده اند. دیسک ها در میان سلول های گیرنده و دهنده، قرار داده شده اند و اسید سالیسیلیک از بین آنها می گذرد، همچنین از آلبومین سرم گاو به عنوان یک عملگر دمایی، مورد استفاده قرار گرفته است. نرخ تحویل دارو در غشاهای کامپوزیتی به دما وابسته می باشد و با افزایش دما از 20 به 40، این نرخ افزایش می یابد. ماده در این حالت، از یک حالت منبسط شده، به حالتی منقبض شده تغییر حالت می دهد که علت آن، باز شدن تخلخل هاست.
اصلاح سطحی با مشارکت پلیمرهای حساس به دما، به منظور بی حرکت کردن مولکول های خاص و یا دستکاری صفحات سلولی در فرایند مهندسی بافت، استفاده می شود. در این مورد، استفاده از پلیمرهای با توانایی پاسخ در برابر دما، برای اصلاح سطحی، موجب استفاده از این حقیقت می شود که بیشتر پروتئین ها، دارای جذب بیشتری بر روی سطوح آب دوست، نسبت به سطوح آب گریز هستند. در بلای دمای LCST، پلیمرهای حساس به دما، پپتیدها و پروتئین ها را از یک محلول جذب می کنند و این بیومولکول ها، می توانند بوسیله ی کاهش دما، دفع شوند. یکی دیگر از روش ها، نشان داده است که سطح بافتی که پلی استایرن به صورت گرافت با PNIPAAm بر روی آن کشت داده شده است، به سلول ها اجازه می دهد تا در بالای دمای LCST مربوط به پلیمر، بر روی آن بچسبند در حالی که این مسئله در دماهای زیر LCST معکوس است. علاوه بر این، این نوع از کاربردها، بر روی پلیمرهای زیست تخریب پذیر مانند پلی (L- لاکتیک اسید) و کیتوسان مورد بررسی قرار گرفته است و رفتار مشابهی مشاهده شده است. این نوع از گرافت شدن ها، همچنین بر روی زمینه های سه بعدی بازگشت پذیر، انجام شده است و بدین وسیله، سلول های کاندروسیت مفصلی بر روی آنها کشت شده است. این سلول ها، می توانند در دمای مناسب، جذب و سپس با کاهش دما، حذف شوند. پلیمرهای با تعادل آمفیفیلی

کوپلیمرهای بلوک بر پایه ی توالی های PEO–PPO، خانواده ای از تری بلوک کوپلیمرها هستند که به صورت تجاری مورد استفاده قرار می گیرند و دارای نام های تجاری زیر می باشند: پلورونیک ها (Pluronics) یا پولوکسامر (Poloxamer) و تترونیکس (Tetronics) (شکل 2). این سیستم ها، دارای انتقال سل- ژل زیر یا نزدیک به دمای بدن هستند. در واقع یک انتقال سل- ژل در حدود 50 درجه ی سانتیگراد و یک دمای LCST. این دو دما، دماهای مجزایی هسند همانگونه که ژله ای شدن بوسیله ی یک بسته ی سه بعدی از میسل ها، ایجاد می شود که در اثر تعادل آب دوست- آب گریز، ایجاد شده اند و بدین صورت، حجم میسل افزایش یافته و در زمان ایجاد انتقال سل- ژل، موجب تحریک قرارگیری میسل ها، شده است. این تعادل می تواند با استفاده از زنجیره های جانبی مختلف و به همراه بخش های آب گریز و یا آب دوست، ایجاد شود. در این مورد، یکی از جنبه های مهم زمانی ایجاد می شود که اعما این پلیمرها، با غلظت های بالا انجام شود که مناسب برای تشیکیل ژله در دمای 37 درجه ی سانتیگراد، باشد. با گرافت شدن PAA بر روی زنجیره ی اصلی پولوكامری (polaxomer backbone) که در یکی از مراحل واکنش انجام می شود، انتقال سل- ژل در غلظت های پایین تری نسبت به پولوكامر انجام می شود زیرا PAA موجب تشکیل نقاط پیوند عرضی در غلظت های پایین می شود.
پلورونیک ها و تترونیکس به عنوان ژله های بازگشت پذیر با حرات مورد استفاده قرار می گیرد و استفاده از برخی از آنها در کاربردهایی همچون افزودنی های غذا، تولید دارو و محصولات کشاورزی، بوسیله ی FDA و EPA مورد تأیید قرار گرفته است. از آنها در تولید حامل های رسانش دارویی و سیستم های تزریقی مورد استفاده در فرایندهای مهندسی بافت، استفاده می شود. دمای ژله ای شدن آنها به ترکیب پلیمر و غلظت محلول، بستگی دارد. برای مثال، پلورونیک F127 در دمای 37 درجه ی سانتیگراد، در داخل محلول های حاوی حدود 20 % وزنی پلیمر، ژله ای می شوند. این سیستم ها، در درمان سوختگی ها و سایر کاربردهای درمانی، استفاده می شوند. تری بلوک های کوپلیمری PEO/PPO/PEO که اخیرا توسعه یافته اند و به صورت تجاری با نام پولوکسامر 407 تجاری شده اند، با کندروسیت ها (chondrocytes) ایزوله شده مخلوط می شوند و بوسیله ی یک برس، بر روی سطح اسفنجی اعمال می شوند. این ماده موجب تشکیل یک ژل چسبنده در یک دوره ی زمانی کوتاه می شود. در این حالت یک غضروف جدید بر روی زیرلایه ی اسفنجی تشکیل می شود که می تواند این عمل بر روی رابط غضروف استخوان انجام شود. پولوکسامر 407 در محلول و به همراه کندروسیت ایزوله، به عنوان یک فرمولاسیون غضروف قابل تزریق، مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده پس از تزریق در موش ها، موجب تشکیل بافت شده است. بررسی های بافت شناسی بر روی تمام نمونه ها، نشاندهنده ی وجود غضروف جدیدی است. این مسئله نشاندهنده ی این است که سوسپانسیون پلیمر/ سلول، یک ماده ی بسیار مطمئن برای جراحی ارتوپدی و ترمیمی است.
انتقال سل- ژل پلورونیک ها موجب شده است تا این سیستم ها، سیستم های بسیار جذابی در حامل های تحویل دارویی با قابلیت تزریق هستند که می توانند موجب تشکیل انبار دارویی درجا، شوند. پولوکسامر نیز به طور متداول در این نوع از کاربردها، استفاده می شود و همچنین بررسی ها در زمینه ی رسانش پروتئین و پپتید ها با استفاده از این ماده نیز انجام شده است. این ماده دارای پروفایل های رهایش پایداری در طی چند ساعت می باشند. به دلیل انحلال سریع آنها در آب، فرمولاسیون پولوکسامر در طی دوره ی زمانی کوتاه، بعد از تصفیه، عامل دار می شوند.
در این زمینه، تری بلوک کوپلیمری از جنس پلی (اتیلن گلیکول)- پلی (L- لاکتیک اسید)- پلی (اتیلن گلیکول) ( PEG-PLLA-PEG) زمانی که دما کاهش می یابد و این ماده در آب یا محلول ژلاتینی قرار دارد، انتقال سل- ژل از خود نشان می دهند. این مسئله بواسطه ی طول بلوک PLLA تحت تأثیر قرار می گیرد (با شرط ثابت بودن PEG). وقتی آماده سازی با استفاده از دی بلوک و تری بلوک کوپلیمرهای تولید شده از پلی (لاکتیک- co- گلیکولیک اسید)- PEG (PLGA-PEG) انجام می شود، محلول آبی در دمای اتاق، حالت سل دارد و در دمای فیزیولوژیکی، این ماده به ژل تبدیل می شود. در این ماده، تبدیل شدن به حالت ژله ای، می تواند با تغییر در طول بلوک ها، اصلاح شود. این سیستم برای استفاده به عنوان مواد رهایش دارویی، مورد بررسی قرار گرفته است. در این مورد رهایش آب دوست دو هفته طول می کشد، در حالی که رهایش آب گریز، حدود دو ماه طول می کشد. تخریب زمینه ی پلیمری، با استفاده از بلوک های PLGA کاهش می یابد.
سیستم های مشابه که در آنها از بخش های زیست تخریب پذیر، استفاده شده است، بر پایه ی تری بلوک کوپلیمرهای پلی (اتیلن اکسید)- PLGA (PEO-PLGA) تولید شده اند. این مواد دارای انتقال سل- ژل اصلاح شده اند. این مواد در محول های آبی، در دمایی در حدود 30 درجه، انتقال حالت می دهند و این مسئله منجر به تشکیل ژل شفاف درجا با یکپارچگی ساختاری و استحکام مکانیکی مناسب می شود. سایر سیستم ها بر پایه ی محلول های آبی PEO-g-PLGA و PLGA-g-PEO نیز موجب تشکیل ژل های نرم در دمای 37 درجه می شود که زیست تخریب پذیر بوده و در مهندسی بافت، کاربرد دارند.
سنتز کوپلی پپتیدهای بلوک نیز به همراه بخش های آب دوست امکان پذیر است. این مواد نیز حساسیت به دمایی مشابه پلورونیک ها دارند اما در این مورد هیدروسل ها همچنین در غلظت های پایین و به دلیل تشکیل ترکیبات α-هلیکس تشکیل می شوند. سایر روش های برای اماده سازی پلی پپتیدهای سنتزی، استفاده از DNA نوترکیب می باشد که منجر به تشکیل تری بلوک هایی می شود که هم در برابر دما و هم در برابر pH حساس می باشند. پلی پپتیدهای شبه الاستینی نیز دارای انتقال های گرمایی سل- ژل می باشند.


فرنوش آفلاین است   پاسخ به نقل قول چوق/پاداش
پاسخ

به اشتراک بگذارید

برچسب ها
مواد, هوشمند, پلیمرهای, آنها, آشنایی, استفاده, زیست, شناسی


كاربران در حال ديدن تاپیک: 1 (0 عضو و 1 مهمان)
 
ابزارهای موضوع جستجو این تاپیک
جستجو این تاپیک:

جستجوی پیشرفته
حالت نمایش

مجوزهای ارسال و ویرایش
شما نمیتوانید موضوع جدید ارسال کنید
شما نمیتوانید به پست ها پاسخ دهید
شما نمیتوانید فایل پیوست ضمیمه کنید
شما نمیتوانید ارسال های خود را ویرایش کنید

BB code : فعال
شکلکها : فعال
[IMG] : فعال
HTML : غیر فعال
Trackbacks are فعال
Pingbacks are فعال
Refbacks are فعال

خط مشی بانک مرکزی
جهت ارسال تاپیک جدید: 100 چوق
جهت ارسال پست: 50 چوق
به ازای هر کارکتر در پست : 1 چوق

تاپیک های مشابه
تاپیک نویسنده موضوع انجمن پاسخ ها آخرین ارسال
دانلود آموزش ویدئویی آشنایی با جادویی به نام Smart Object به زبان فارسی pure love گفتگو و آموزش گرافیک 0 12-29-2013 06:22 PM


زمان محلی شما با تنظیم GMT +3 هم اکنون 04:23 PM میباشد.

Powered by vBulletin .
Copyright © 2019 vBulletin Solutions, Inc. All rights reserved.