آنزیم‌ها خواص چندگانه به پلاستیک‌ها می‌بخشند!
آنزیم‌ها که واکنش‌های شیمیایی را در بدن تسریع می‌کنند می‌توانند کارایی را به پلاستیک‌ها اضافه کنند در صورتی که بتوان آن‌ها را از دمای فرآیندی بالا محافظت کرد.
آنزیم‌ها کاتالیست‌های بیولوژیکی هستند. آن‌ها واکنش‌های شیمیایی را در بدن راه می‌اندازند مانند واکنش دخیل در هضم که در غیر این صورت فرآیند هضم بسیار طولانی‌تر یا به دمای بالاتری نیاز دارد. آنزیم‌ها می‌توانند عمل‌کرد را به پلاستیک‌ها بیافزایند مانند خودتمیزشوندگی، توانایی مقاومت در برابر قالب یا باکتری‌ها و قابلیت خود تخریبی (زیست‌تخریب‌پذیری). با این حال آنزیم‌ها زیاد به حرارت حساس نیستند و پلاستیک‌ها معمولاً در دمای بالا فرآیند می‌شوند. این امر ترکیب آنزیم‌ها با پلاستیک‌ها را سخت می‌کند. در حال حاضر دانشمندان در مؤسسه Fraunhofer برای تحقیقات کاربردی پلیمر (IAP) در آلمان راهی برای انجام این کار بدون از بین بردن عمل‌کرد آنزیم‌ها پیدا کردند. هدف آن‌ها تبدیل به فرآیند صنعتی است. Ruben Rosencrantz، رئیس بخش مواد عامل‌دار و بخش گلیکوبیوتکنولوژی Fraunhofer IAP در این زمینه گفت: ما به دنبال تولید پلاستیک‌های زیستی عامل‌دار شده در مقیاس آزمایشگاهی نیستیم. ما می‌خواهیم نشان دهیم که تولید فنی آن امکان‌پذیر است. سازمان تقریباً در نیمه راه پروژه تحقیقاتی است که در سال ۲۰۱۸ آغاز شد. محققان از حامل‌های معدنی بسیار متخلخل جهت تثبیت و محافظت از آنزیم‌ها استفاده می‌کنند. آنزیم‌ها با جاسازی خود در منافذ به حامل‌ها متصل می‌شوند. Rosencrantz افزود: اگرچه حامل‌ها تحرک آنزیم‌ها را محدود می‌کند اما آن‌ها فعال می‌مانند و قادر به تحمل دمای بالاتر هستند. با این حال یک فرآیند واحد وجود ندارد که در همه موارد کار کند. همچنین می‌گوید: حامل باید به طور خاص برای هر آنزیم انتخاب شود زیرا دو آنزیم شبیه هم نیستند. استفاده از آنزیم پایدار شده در توده پلاستیک، نه فقط در سطح، دشوارتر است. ماندگاری طولانی‌تری دارد و از اثرات سایش سطح جلوگیری می‌کند. برای دست‌یابی به بهترین نتیجه در فرآیند پایین دست، آنزیم تثبیت شده باید به سرعت مذاب پلاستیک داغ توزیع شود؛ بنابراین در معرض نیرو یا دمای زیاد قرار نگیرد. محققان فرآیندی را توسعه دادند که هم برای پلاستیک‌های زیستی و هم برای پلاستیک‌های معمولی پایه نفتی مانند پلی‌اتیلن اعمال می‌شود. Thomas Büsse رئیس واحد آزمایشگاه صنعتی پلیمرهای زیستی Fraunhofer IAP در Schwarzheide گفت: به هنگام جاسازی در پلاستیک، آنزیم‌های تثبیت شده می‌توانند بارهای حرارتی بالاتری را نسبت به قبل تحمل کنند. این کار استفاده از آنزیم‌ها و تمام مراحل فرآیند را بسیار آسان‌تر می‌کند. تاکنون تمرکز محققان بر روی آنزیم‌هایی بوده است و پروتئاز نامیده می‌شود که پروتئین‌ها را تجزیه می‌کند. پلاستیک‌های جاسازی شده با پروتئازها می‌توانند اثر خودتمیزشوندگی داشته باشند مانند لوله‌هایی که در برابر انسداد (گرفتگی) مقاومت می‌کنند. با این حال این تیم در حال آزمایش آنزیم‌های دیگر نیز هستند. شرکای پروژه در BTU Cottbus-Senftenberg بر آنزیم‌هایی که پلاستیک‌ها و مواد سمی را تجزیه کرده تمرکز می‌کنند. اولین گرانول‌ها و فیلم‌های عامل‌دار شده قبلاً تولید شده است. محققان نیز آنزیم‌های تعبیه شده در این محصولات را ایجاد کردند که فعال باقی می‌مانند. آن‌ها ثبت اختراعی را برای این تحقیق ارائه کردند.
آنزیم‌های تعبیه شده در PCL به منظور تسهیل فرآیند تخریب
تحقیق سبز
ضمناً تحقیق در مورد پلاستیک‌های سبز پر رونق است. همچنین مواد زیستی نظیر پلی‌اتیلن سبز Braskem که از نیشکر به جای نفت خام ساخته شده است. علاقه مداوم به پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر و قابل کمپوست وجود دارد. این مواد معمولاً اما نه همیشه از منابع پایدار ساخته شده اند. با این حال پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر و قابل کمپوست عموماً تنها در شرایط خاص مانند کمپوست‌سازی صنعتی تجزیه می‌شوند. این بدان معنی است که اگر این مواد به محیط زیست یا سایت‌های دفن زباله راه یابند تجزیه نخواهند شد. این یکی از دلایل ادامه تحقیقات است که چگونه پلاستیک‌ها را می‌توان مهندسی کرد تا مؤثرتر تجزیه شوند. یکی از روی‌‌کردهای نوظهور استفاده از پلاستیک‌هایی است که مولکول‌های پلاستیک را هضم می‌کنند.
روی‌کرد تعبیه شده
محققان دانشگاه کالیفرنیا در برکلی راهی را برای جاسازی آنزیم‌ها در پلاستیک ابداع کرده‌اند تا سریع‌تر تجزیه شوند. دانشمندان به رهبری Ting Xu از بخش علم و مهندسی مواد فرآیند را به پلی‌لاکتیک‌اسید (PLA) اعمال کردند. معمولاً به منظور افزایش سرعت تخریب از پلاستیک زیست‌تخریب‌پذیر استفاده می‌شود. XU می‌گوید بسیاری از موارد ساخته شده به سایت‌های دفن زباله ختم می‌شوند جایی که تخریب زیستی نمی‌شوند. این فرآیند شامل تعبیه آنزیم پلی‌استری به درون توده پلیمری است که تولید می‌شود. یک لایه پلیمری محافظ تضمین می‌کند که آنزیم تا زمانی که به آن نیاز نباشد غیر فعال می‌ماند. حرارت و آب پوسته محافظ را از بین می‌برد سپس به آنزیم اجازه می‌دهد تا قسمت عمده توده پلیمر را تجزیه کند. به عنوان مثال پلی‌لاکتیک‌اسید به اسید لاکتیک تجزیه می‌شود که می‌تواند میکروب‌های خاک را در کمپوست تغذیه کند. پوسته محافظی که همراه با توده پلاستیک تخریب می‌شود مولکولی به نام هتروپلیمر تصادفی (RHP) است. از چهار نوع زیر واحد منومری ساخته شده است که خواص شیمیایی هر کدام برای برهم‌کنش با گروه‌های شیمیایی سطح آنزیم خاص طراحی شده است. تحت اشعه ماوراء بنفش (UV) و در غلظت موجود کمتر از ۱% وزن پلاستیک تخریب می‌شوند (برای این که مشکلی نباشد مقدار کم کافی است). در تحقیقی که در Nature منتشر شد این تیم میلیاردها نانوذره را در گرانول‌های پلاستیک جاسازی کرد. مقاله نشان داد که آنزیم‌های محافظت شده با RHP ماهیت پلاستیک‌ها را تغییر ندادند که هنوز می‌توان در دمای حدود ۱۷۰ درجه به الیاف تبدیل شوند. XU گفت: اگر آنزیم را تنها روی سطح دارید خورندگی بسیار آهسته است. شما توزیع در مقیاس نانو را در سرتاسر می‌خواهید؛ به طوری که هر مولکول همسایگان پلیمری خود را می‌خورد و کل مواد متلاشی می‌شود.
آب و گرما
تخریب با افزودن آب و گرما آغاز می‌شود. در دمای اتاق در عرض یک هفته ۸۰% از الیاف PLA اصلاح شده به طور کامل تجزیه می‌شوند. این فرآیند در دمای بالاتر سریع‌تر بود: تحت شرایط کمپوست صنعتی PLA اصلاح شده طی ۶ روز در دمای ۵۰ درجه تخریب شد. پلی استر دیگر، پلی‌کاپرولاکتون (PCL) تحت شرایط کمپوست صنعتی طی دو روز و در دمای ۴۰ درجه تخریب شد. برای پلی‌لاکتیک‌اسید، XU آنزیمی با نام پروتئیناز k را جاسازی کرد که PLA را به اسید لاکتیک تجزیه می‌کند. برای PCL از لیپاز استفاده کرد. هر دو آنزیم ارزان و معمولاً در دسترس هستند. Xu متعقد است که دمای بالاتر سبب تحرک بیش‌تر آنزیم محافظت شده می‌شود. به آن اجازه می‌دهد انتهای زنجیره پلیمری را به سرعت پیدا کند و آن را تخریب کند سپس سراغ زنجیره بعدی برود. آنزیم‌های پوشش داده شده با RHP تمایل به اتصال به انتهای زنجیره پلیمری را دارند، نگه داشتن آنزیم‌ها در نزدیکی اهدافشان. به گفته XU پلیمرهای اصلاح شده در دماهای پایین‌تر یا مدت رطوبت کم تجزیه نمی‌شوند. یک پیراهن پلی‌استر در مقابل عرق و شتسشو در دمای متوسط مقاومت می‌کند. غوطه‌وری در آب دمای اتاق به مدت سه ماه باعث تخریب پلاستیک نمی‌شود. با این حال خیساندن در آب ولرم مانند آب شیر داغ منجر به تخریب شد. XU در حال توسعه آنزیم‌های پوشش داده شده با RHP است که می‌تواند انواع دیگر پلی‌استر‌ها را تخریب کند. اما او همچنین RHP ها را اصلاح می‌کند تا بتواند تخریب را برنامه ریزی کند تا در یک نقطه مشخص متوقف شود و مواد را به طور کامل از بین نبرد. او گفت: در صورتی که پلاستیک نیاز به ذوب مجدد و بازیافت داشته باشد می‌تواند مفید باشد. علاوه بر این یکی از نویسندگان همکار این مطالعه Aaron Hall دانشجوی دکترا دانشگاه برکلی یک شرکت برای توسعه بیش‌تر این مواد ایجاد کرده است. این ثابت می‌کند که آنزیم‌ها برای زیست‌شناسی حیاتی هستند. آن‌ها در توسعه پلاستیک‌های جدید اهمیت فزاینده‌ای پیدا می‌کنند.
همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.
info@fara-ps.com
تجزیه شدن: پیشرفت‌ها در پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر
تقاضای مصرف‌کننده برای پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر به پیش‌برد تحولات همه چیز از تحقیقات اساسی و گریدهای جدید تا سرمایه‌گذاری کارخانه در مقیاس بزرگ کمک کرده است.
تحولات در پلاستیک‌های زیستی و به ویژه آن‌هایی که به طور ایمن در محیط زیست تجزیه می‌شوند با سرعتی سریع ادامه می‌یابد. در سطح پژوهش، دانشمندان در تلاش برای درک برخی از مکانیسم‌هایی هستند که مواد نسبتاً جدید هنگام تخریب رفتار می‌کنند. محققان آلمانی مکانیسم‌هایی که در پس چگونگی تخریب زیستی پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر در خاک است را مطالعه کردند که استفاده از این مواد منطقی است یا خیر. به گفته François Buscot اکولوژیست (بوم‌شناس) در مرکز تحقیقات محیطی UFZ با وجود تصویر مثبت زیست‌تخریب‌پذیری پلاستیک‌ها، ما هنوز اطلاعات کمی در مورد نحوه عمل‌کرد آن‌ها در خاک داریم و یا این که چگونه در خاک تخریب می‌شوند. این تیم تعدادی از زمینه‌ها را بررسی کرد: چگونگی تخریب سریع پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر، میکروارگانیسم‌های درگیر، نحوه تعامل آن‌ها و کدام شرایط روند تخریب را ترویج و مهار می‌کند. Witoon Purahong بوم‌شناس خاک در UFZ و نویسنده اصلی یک مطالعه در علم و تکنولوژی محیط زیست افزود: ما همچنین می‌خواستیم تغییرات دمایی و سطوح بارندگی که در نتیجه تغییر آب و هوا بر تخریب‌پذیری اثر گذار است را بیابیم. تمرکز اصلی ما بر روی فیلم‌های مالچ و باغبانی بود. این‌ها معمولاً از پلی‌اتیلن (PE) ساخته می‌شوند اما بقایای این فیلم‌ها اغلب در خاک باقی می‌مانند. تیم قصد داشت متوجه هر گونه اثر راه‌گزینی به جاگزین‌های زیست‌تخریب‌پذیر شود. برای انجام این کار، چگونگی تخریب زیستی فیلم مالچ زیستی پلی‌بوتیلن‌سوکسینات‌کوآدیپات (PBSA) تحت شرایط طبیعی در زمینه فیلم‌های کشاورزی را بررسی کرد. محققان بین شرایط آب و هوایی امروز و شرایط شبیه‌سازی شده آلمان در حدود سال ۲۰۷۰ تمایز قائل شدند. آن‌ها از روش‌های زیست‌شناسی مولکولی مدرن برای تخمین این که کدام میکروب‌ها پلاستیک و خاک اطراف را به استعمار خود درآورده استفاده کردند. پس از حدود یک سال عمدتاً به دلیل تأثیر قارچ‌ها ۳۰% از PBSA تخریب شده بود در همان زمان یک تحول هوشمند و جامعه بازیافت از میکروب‌های تشکیل شده در اطراف پلاستیک تشکیل شد. سرعت تخریب به ندرت تحت تأثیر تغییرات مورد انتظار آب و هوایی بود. در مطالعه دوم (منتشر شده در علوم زیست محیطی) محققان جامعه میکروبی تحت شرایط سخت‌تر مانند زمانی که مقادیر زیادی از PBSA وارد خاک می‌شود و اثر غلظت بالای کود نیتروژن را مورد بررسی قرار دادند. مقادیر زیادی از PBSA جامعه میکروبی در خاک را تغییر داد. ۶% افزایش PBSA در خاک باعث کاهش تنوع ۴۵% گونه‌های قارچی شد. با این حال بار بالایی از PBSA همراه با کود دادن سبب گسترش تکثیر قارچ‌های آسیب‌رسان گیاه شد. Buscot بیان کرد: هنگامی که مقدار زیادی از پلاستیک به محیط زیست برسند هرگز خوب نیست حتی اگر زیست‌تخریب‌پذیر باشد. او گفت که استفاده از پلاستیک زیست‌تخریب‌پذیر در این نوع کاربرد منطقی است اما مهم این بود که از قبل در مورد خواص تخریب آن‌ها بدانید.
آزمون میدانی
Biome Bioplastics و Suregreen مستقر در انگلستان شروع آزمایش میدانی در مقیاس بزرگ و فروش اولیه پناهگاه درختان زیست‌تخریب‌پذیر آن‌ها را آغاز کردند. پناهگاه‌ها برای پنج سال اول از زندگی آن‌ها محافظت می‌کنند و سپس طی دو سال بعدی تجزیه بیولوژیکی می‌شوند. پناهگاه‌ها معمولاً از پلاستیک‌های معمولی ساخته می‌شوند که در صورت عدم جمع‌آوری منظره را پر می‌کنند. به گفته Tim Oliver مدیر فنی فروش Suregreen، بدون کمک پناهگاه درختان احتمالاً تا ۹۰% از درختان کاشته شده یا از بین می‌روند یا آسیب می‌بینند. بنابراین آن‌ها هیچ ارزش تجاری بالقوه‌ای ندارند. شرکا اکنون بر کارایی (عمل‌کرد) حدود ۴۰۰۰۰ پناهگاه در بیش از ۴۰ سایت نظارت خواهند کرد تا به نرخ بالای بقای نهال در چند سال آینده اطمینان حاصل کنند. به موازات آن مشتریان زود هنگام می‌توانند پناهگاه‌های تحت برند Vigilis Bio را خریداری کنند. Paul Mines مدیر عامل Biome Bioplastics افزود: این آزمایش میدانی گام بعدی به سوی تجاری سازی پناهگاه جدید درختان است و ما مشتاقانه منتظر دیدن نتایج آزمایشگاهی خود در شرایط زندگی واقعی هستیم.
ضایعات گوجه فرنگی
محققان اسپانیایی به دنبال استفاده از زباله‌های موجود از گوجه فرنگی و فرآوری آن جهت ساختن فیلمی که می‌تواند برای بسته بندی مواد غذایی استفاده شود. این تیم از مؤسسه نیمه گرم‌سیری و باغبانی مدیترانه‌ای (IHSM) در مالاگا، اسید‌های چرب غیر اشباع مختلف و پلی‌هیدروکسیله را که تفاله گوجه فرنگی نامیده می‌شود، استخراج خواهد کرد که شامل پوست گوجه فرنگی، دانه‌ها و دیگر مواد فیبری است. این‌ها در تولید محصولاتی مانند سس کچاپ تولید می‌شوند. محققان می‌گویند در نتیجه پلاستیک زیستی در عرض یک ماه در دریا تجزیه می‌شود. با این حال ممکن است مدتی طول بکشد تا تجاری شود، همان طور که باید اقتصادی تولید شود. سلولز استخراج شده می‌تواند برای ساختن یک فیلم شفاف یا بسته‌بندی پلاستیکی برای کاربردهای متعدد استفاده شود.
سود دارایی
Wacker می‌گوید که دو تا از افزودنی‌های آن برای پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر، Vinnex و Genioplast که می‌تواند فرآیندپذیری و خواص مواد را افزایش دهد. آزمایشات اخیر نشان می‌دهد که محصولات بیش‌تر زمانی که به صورت ترکیبی استفاده می‌شود، مؤثرتر است. پلی‌لاکتیک‌اسید (PLA) و پلی‌بوتیلن‌سوکسینات (PBS) را برای غربال‌گری آن‌ها استفاده کرد. اگرچه پلیاسترهای زیستی به عنوان جای‌گزین ترموپلاستیک‌های رایج در نظر گرفته می‌شوند، فرآیندها آن‌ها ممکن است دشوار باشد و نیاز به افزودنی‌های مناسب برای دست‌یابی به ویژگی مناسب است. آزمایشات نشان داد که اثرات Vinnex و Genioplast در سیستم‌های زیستی پر شده و پر نشده ممکل یکدیگرند. در نمونه آزمایش شده، Genioplast به عنوان یک تقویت‌کننده عمل‌کرد و افزایش اثرات با افزونی Vinnex که قبلاً استفاده شده بود به دست آمد. در چندین مورد خواص را در حالی که Vinnex هیچ تأثیری نداشته بهبود می‌بخشد. افزودن Genioplast اصطکاک سطحی را کاهش می‌دهد که مقاوت در برابر خراش و سایش افزایش می‌یابد. ترکیب افزودنی به بهبود خواص مکانیکی ماده نهایی کمک می‌کند. به گفته Wacker زمانی که به مقادیر معمول استفاده می‌شوند و بسته به سیستم منفرد، مواد افزودنی تأثیری بر تخریب‌پذیری پلیاسترهای زیستی مانند PLA، PBS یا نشاسته ترموپلاستیک ندارد. افزودنی‌های Vinnex برای اصلاح پلیاسترهای زیستی و نشاسته توسعه یافتند و بر پایه پلی‌وینیل‌استات بوده و به صورت پودر و گرانول در دسترس هستند. افزودنی‌های Genioplast بر پایه سیلیکون بوده و به صورت گرانول موجود است.
تقاضای گسترده در ژاپن
Kaneka قرار است ظرفیت تولید پلیمر زیست‌تخریب‌پذیر PHBH را افزایش دهد. در ژاپن سیاره سبز نامیده می‌شود. این شرکت حدود ۱۵ میلیارد ین (۱۳۰ میلیون دلار) در سایت تولیدی Takasago سرمایه‌گذاری خواهد کرد. این ظرفیت سالانه را از ۵۰۰۰ تن به ۲۰۰۰۰ تن افزایش می‌دهد. تکمیل آن برای ژانویه ۲۰۲۴ برنامه‌ریزی شده است. Kaneka می‌گوید تقاضای پلاستیک‌های زیستی در ژاپن در حال افزایش است، زیرا امسال این کشور قوانینی را معرفی خواهد کرد که استفاده از پلاستیک‌های یک‌بار مصرف را کاهش دهد. این شرکت نیز برنامه‌هایی برای افزایش ظرفیت تولید در اروپا و آمریکای شمالی دارد، جایی که تقاضا در حال افزایش است. به گفته شرکت این طرح تجاری سبز پتانسیل صدها هزار تن را دارد و محصول اصلی در مجموعه ما خواهد بود. این ماده از زیست توده نشأت می‌گیرد و توسط میکروارگانیسم بیوسنتز روغن‌های گیاه تولید شده که هم در آب (آب شور و شیرین)، (در CO2 و آب) و هم در خاک تجزیه می‌شود. در حال حاضر در کاربردهایی مانند کپسول قهوه، کیسه و فیلم استفاده می‌شود. Kaneka تخمین می‌زند که حدود ۲۵ میلیون تن در سال از پلاستیک‌های یک‌بار مصرف در سراسر جهان جای‌گزین شود.
طرح‌های کارخانه برای PLA
Natureworks از شرکت‌های مادر خود برای ساخت یک PLA جدید در مجموعه تایلند مجوز دریافت کرده است. این شرکت قصد دارد بیش از ۶۰۰ میلیون دلار آمریکا برای ساخت این مجموعه سرمایه‌گذاری کند. این مجموعه شامل تولید لاکتیک اسید، لاکتاید و پلیمر است که به گفته Natureworks اولین تسهیلات PLA یک‌پارچه کامل خواهد بود. کار بر روی مجتمع تولیدی جدید در مجتمع زیستی Nakhon Sawan در سه ماهه دوم شروع می‌شود. انتظار می‌رود در ۲۰۲۴ بازگشایی شود و ظرفیت سالانه ۷۵۰۰۰ تن را دارد و مجموعه کامل گریدهای PLA Ingeo را تولید کند. Rich Altice رئیس و مدیر عامل Natureworks ضمن تشکر از حمایت مداوم شرکت‌های مادر، برنامه ما برای دومین Inego PLA برنامه‌ریزی شده و و محل تولید همچنان به پیشرفت خود ادامه می‌دهد. Naturewokrs در حال حاضر ظرفیت ۱۵۰۰۰ تن PLA در سال را نبراسکا، ایالت متحده دارد که در حال برنامه ریزی برای توسعه آن است. شرکت‌های مادر GC International corporation of Thailand و Cargill مستقر در ایالت متحده هستند. Natureworks نیز در آستانه ورود به دفتر مرکزی جدید است که شامل یک مرکز تحقیقاتی پلیمر زیستی در پلیموث، مینه سوتا است. توانایی آزمایشگاه توسعه یافته به تحقیقات پشتیبان در مورد پلیمرهای زیستی Ingeo کمک خواهد کرد. همچنین به ساخت و بهره‌برداری از مجتمع تولیدی Ingeo تایلند کمک خواهد شد. altice اظهار داشت: ما فضایی را طراحی کردیم که امکان تحقیق، توسعه، اختراع و همکاری بین ما و شرکای بازار را فراهم می‌کند و این که در کجای جهان قرار دارند مهم نیست. این امکانات جدید به تسریع تحقیق و نوآوری کمک خواهد کرد.
گسترش سبز
پلیمرهای WPO برای توزیع محصولات فیلم قابل کمپوست Ecovio، شرکت BASF در اسپانیا و پرتغال است. از فیلم‌ها برای ساخت کیسه‌های خرید، کیسه‌های زباله، کیسه‌های میوه و سبزیجات ارگانیک استفاده می‌شود. BASF می‌گوید این فیلم‌ها به خرده‌فروشان کمک می‌کند تا قوانین مانند قانون اسپانیا برای کیسه‌های قابل کمپوست با ضخامت کمتر از ۵۰ میکرون را رعایت کنند. Ecovio ترکیبی از آمیزه PBAT شرکت BASF (Ecoflex) و مواد خام تجدیدشدنی است به این معنا که تا حدی زیستی است.
همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.
info@fara-ps.com
کیسه های پلاستیکی زیست‌ماده (Biomaterial) جدید با الهام از تخم مرغ
بر اساس تحقیقات منتشر شده در The World Counts، کیسه‌های پلاستیکی قبل از اینکه دور ریخته شوند به طور متوسط ۱۲ دقیقه به کار برد می‌شوند. در واقع، ما تنها کمتر از ۳% از کیسه‌های پلاستیکی را دوباره استفاده یا بازیافت می‌کنیم، اگرچه به خوبی می‌دانیم که تخریب آن‌ها بیش از ۵۰۰ سال طول می‌کشد.
افزایش اخیر کیسه‌های پایدار ساخته شده از مواد قابل کمپوست، نسبتاً زیاد بحث برانگیخته است. کیسه‌های به اصطلاح زیستی معمولاً از نشاسته ذرت، نیشکر یا کاساوا یا در برخی موارد از مواد بازیافتی ساخته می‌شوند. اما، همه آن‌ها واقعاً کمپوست‌پذیر یا زیست‌تخریب‌پذیر نیستند. برخی از این کیسه‌ها فقط در دمای بالای ۵۵ تا ۷۰ درجه سانتی‌گراد و در امکانات خاص که کمیاب و نادر هستند، می‌توانند تجزیه شوند. David Hughes، یکی از بنیان‌گذاران Happy Dolphin ، حتی به اندازه کافی پیش رفته است و می‌گوید که “کیسه‌های حامل ساخته شده از پلاستیک زیست‌تخریب‌پذیر اکسایشی (oxo-biodegradable) علی‌رغم ادعای آن‌ها مربوط به دوست‌دار بودن محیط زیست، مضر هستند.”
برای مقابله با این بحث‌ها و مسائل در مورد این که چه چیزی می تواند زیست تخریب پذیر یا کمپوست شود، جای‌گزین جدیدی به بازار آمده است. این کیسه کمپوست جدید که به کیسه Happy Dolphin معروف است، نتیجه کمیسیون ۴ میلیون پوندی اتحادیه اروپا است که به منظور ابداع راه حلی نوآورانه برای جای‌گزین پلاستیکی اعطا شده است تا به حل مسائل زیست محیطی بحران آب کمک کند.
کیسه‌های Happy Dolphin از ماده به تازگی ثبت اختراع شده‌ای به نام Biodolomer ساخته شده توسط Ake Rosen، یک مهندس مواد سوئدی کسی که عضو مهمی از پیشرفت‌های بسته‌بندی Tetra Pak بوده است، ساخته شده است. Rosen همیشه به پوسته تخم مرغ علاقه‌مند بوده است – که او آن را “بسته‌بندی کامل طبیعت” می نامد – و سال‌ها این مفهوم را از طریق شرکت خود Gaia BioMaterials آزمایش کرده است.
ماده Biodolomer مستقیماً از تخم مرغ الهام می‌گیرد. Rosen گفت: “پوسته تخم مرغ برای بسته بندی‌های ما بسیار مهم است. وقتی بسته‌بندی‌های جدید را توسعه می‌دهیم، همیشه آن را به شدت مورد توجه قرار می‌دهیم.”
در حالی که پوسته تخم مرغ از ۹۵% کربنات کلسیم معدنی و ۵% پروتئین تشکیل شده است، Biodolomer 50% کربنات کلسیم و ۵۰% بر پایه گیاه است و روغن‌های گیاهی و نیشکر به عنوان اجزای اصلی آن برای این نیمه است. اگرچه کربنات کلسیم ممکن است چیز بدی به نظر برسد، Rosen برعکس آن را استدلال می‌کند: «تمام زمین با کربنات کلسیم پوشیده شده است و با خنثی‌کردن اسید از آن مراقبت می‌کند. اگر آن را نداشتیم، زمین از اسید می‌مرد.»
GAIA’s Biodolomer یک ماده زیست‌تخریب‌پذیر پر شده از مواد معدنی است که می‌تواند در تجهیزات و فناوری‌های تولید موجود مانند فیلم دمشی، قالب‌گیری تزریقی، اکستروژن ورقه‌ای و دمش بطری استفاده شود. برخلاف محصولات پلی‌لاکتیک‌اسید، Biodolomer اساساً مخلوطی از یک کوپلی‌استر آلیفاتیک-آروماتیک زیست‌تخریب‌پذیر، کربنات کلسیم و روغن‌های گیاهی است.
این ماده همچنین الزامات استانداردهای موجود برای پلیمرهای کمپوست‌پذیر و زیست‌تخریب‌پذیر را برآورده می‌کند و دارای گواهینامه های OK COMPOST HOME و OK COMPOST INDUSTRIAL صادر شده توسط TUV AUSTRIA است.
این ماده همچنین فوق‌العاده قوی است، که به همین دلیل است که مواد عالی برای کیسه‌های حامل Happy Dolphins است. می‌توانند بیش از ۵۰ بار به مدت حداکثر دو سال استفاده شود، قبل از اینکه استفاده از آن خیلی ضعیف شود، برخلاف برخی از کیسه‌های پلاستیکی که به راحتی پاره می‌شوند و کشیده می‌شوند. همچنین با قیمت p25 (0,33 USD) تا p30 (0,40 USD) مقرون به صرفه است، در حالی که آن را به رقابتی درست برای سوپرمارکت‌های موجود “کیسه‌های مادام‌العمر” تبدیل می‌کند که می‌تواند تا p50 (0,67 USD) قیمت داشته باشد.
از آنجایی که Biodolomer از مواد مشابه تخم مرغ ساخته می‌شود، ردپای کربن به طور قابل توجهی نسبت به پلاستیک، کاغذ و سایر کیسه‌های “زیست‌تخریب‌پذیر” کمتر است. برخلاف این‌ها “کیسه‌های alt”، خط Happy Dolphin برای تجزیه شدن نیازی به دمای بالا ندارد. در عوض، زمانی که در خاک دفن می‌شود یا زمانی که (و اگر) در گستره آب دور ریخته می‌شود، در دمای متوسط محیط طی شش تا نه ماه، و زمانی که در یک کمپوستر تجاری دور ریخته می‌شود در کمتر از ۲۴ ساعت تجزیه می‌شود.
میزان امتیازات: بعد از این که، به ریز ذراتش تجزیه شد (که البته شامل میکروپلاستیک نمی‌شود) برای مصرف حیوانات و گیاهان کاملاً ایمن است، حتی اگر کاملاً تجزیه نشده باشد.
مطالعه‌ای که توسط کمیسیون‌های اتحادیه اروپا انجام شد نشان داد: «این کیسه‌های Happy Dolphin کمتر از نیمی از ردپای کربن هر دوی کیسه‌های پلاستیکی معمولی و سایر کیسه‌های زیستی – حتی کمتر از کیسه‌های کاغذی – دارند. در طول دوره زندگی خود، از تولید گلوله‌های سازنده کیسه تا دور ریختن آن»
سرمایه‌گذاری‌ها و کمک‌های مالی برای تحقیق که بر روی مواد زیستی نظیر Biodolomer برای استفاده‌هایی مانند کیسه Happy Dolphin متمرکز می‌شود، می‌تواند الهام‌بخش تغییرات بزرگی در صنایع و بازارهای پلاستیک و بسته‌بندی باشد بدون اینکه عمل‌کرد مصرف‌کننده لطمه ببیند.
لینک خبر:
همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.
info@fara-ps.com
به مناسبت زاد روز حکیم بزرگ بوعلی سینا و روز پزشک: کاربردهای پلیمرها در پزشکی
کاربردهای پلیمرها در پزشکی به مناسبت زاد روز حکیم بزرگ بوعلی سینا و روز پزشک
مقاله حاضر به مناسبت زاد روز حکیم بزرگ بوعلی سینا و روز پزشک به ذکر کاربردهای پلیمرهای مصنوعی از جمله پلی‌اتیلن، پلی‌پروپیلن، پلی‌یورتان‌ها، پلی‌آمیدها، پلی‌آکریلات‌ها، پلی‌تترافلورواتیلن، سیلیکون‌ها پلی‌استال و…، پلیمرهای مصنوعی زیست‌تخریب‌پذیر مانند پلی‌لاکتیک‌اسید، پلی‌گلیکولیک‌اسید، پلی‌کاپرولاکتون و… و پلیمرهای طبیعی در حوزه پزشکی می‌پردازد.
پلیمرها به دلیل تنوع بسیار زیاد و نزدیک بودن خصوصیات شیمیایی و مکانیکی برخی از آن‌ها به بافت‌های بدن، بیش از سایر مواد در کاربردهای پزشکی مورد توجه قرار گرفته‌اند. از این رو شناخت ساختار، ویژگی‌ها و خواص پلیمرها همچنین کاربردهای آن‌ها در حوزه زیست‌مواد (Biomaterials) از اهمیت بالایی برخوردار است. زیست‌مواد، موادی با ریشه مصنوعی یا طبیعی هستند که برای جای‌گزینی نسوج از دست رفته بدن، ترمیم اعضای از کار افتاده و یا تکمیل عمل‌کرد بافتی مورد استفاده قرار می‌گیرند که به هر دلیلی قادر به انجام وظیقه خود نباشند. ضمن این که باید حتماً در تماس مستقیم با سلول‌های زنده بدن بوده و با سامانه بیولوژیکی بدن برهم‌کنش داشته باشد. وسایل قلبی-عروقی، وسایل جای‌گزین بافت‌های نرم، سامانه‌های رهایش کنترل شده دارو و داربست‌های مهندسی بافت، از جمله این کاربردها هستند. رگ‌های مصنوعی، دریچه‌های قلبی، قلب مصنوعی، کاشتنی‌های بدن، غضروف، کامپوزیت‌های دندانی، عدسی‌های تماسی، عدسی‌های داخل چشمی، اجزای دستگاه‌های اکسیژن‌رسان، دیالیز و تصفیه خون، پوشش مواد فلزی و سرامیکی، قرص‌ها و کپسول‌های دارویی، نخ‌های بخیه، چسب‌ها و… را می‌توان به عنوان نمونه‌ای از کاربرد مواد پلیمری در پزشکی برشمرد.
مقاله حاضر به مناسبت زاد روز حکیم بزرگ بوعلی سینا و روز پزشک به ذکر کاربردهای پلیمرهای مصنوعی از جمله پلی‌اتیلن، پلی‌پروپیلن، پلی‌یورتان‌ها، پلی‌آمیدها، پلی‌آکریلات‌ها، پلی‌تترافلورواتیلن، سیلیکون‌ها پلی‌استال و…، پلیمرهای مصنوعی زیست‌تخریب‌پذیر مانند پلی‌لاکتیک‌اسید، پلی‌گلیکولیک‌اسید، پلی‌کاپرولاکتون و… و پلیمرهای طبیعی در حوزه پزشکی می‌پردازد.
پلیمرهای مصنوعی (Synthetic Polymers)
پلی‌اتیلن (Polyethylene)
پلی‌اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا (UHMWPE) به دلیل مقاومت سایشی زیاد آن، خزش کم و ضریب اصطکاک پایین به طور گسترده‌ای در کاشتنی‌های ارتوپدی نظیر مفاصل ران و زانو به کار می‌رود. در حال حاضر تحقیقات زیادی در ارتباط با بهبود خواص سایشی UHMWPE با استفاده از عوامل شبکه‌ای کننده خاص نظیر ویتامین E، پرتودهی و تابش پلاسما یا پوشش‌دهی با مواد سرامیکی در حال انجام است. اعتقاد بر این است که ذرات پلی‌اتیلنی جدا شده از کاشتنی، می‌تواند باعث افزایش حجم استخوان گردد.
پلی‌پروپیلن (Polypropylene)
از این پلیمر در پروتزهای مفاصل انگشت و نخ‌های بخیه استفاده می‌شود. مش‌های پلی‌پروپیلنی در ترمیم دیواره شکم در بیماری فتق به کار می‌رود، هر چند که هنوز هم اثرات جانبی این بیماری حل نشده است. علاوه بر این غشاهای پلی‌پروپیلنی در جداسازی سلول‌ها مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته‌اند.
پلی‌آکریلات (Polyacrylate)
از جمله خصوصیات PMMA، عبوردهی بسیار بالای نور (۹۲%)، شاخص پراکندگی بالا، خواص ترشوندگی عالی، زیست‌سازگاری بالا و سختی و شکنندگی بیش‌تر در مقایسه با سایر پلیمرها باید اشاره کرد. این پلیمر در لنزهای تماسی سخت (Hard Contact Lenses)، لنزهای داخل چشمی (Intraocular Lenses) سیمان استخوان و مواد ترمیمی دندان استفاده می‌شود. در این میان پلی‌سیانوآکریلات‌ها به جهت خواص چسبندگی مناسب اهمیت زیادی یافته‌اند. برخی از آن‌ها در ترکیب چسبهای زیستی برای ترمیم اجزای کره چشم مثل قرنیه و شبکیه بررسی شده‌اند. فیلم‌های پلی‌سیانوآکریلاتی نیز به عنوان پوست مصنوعی در پیوندهای عروقی و درمان سوختگی‌های شدید مورد آزمایش قرار گرفته‌اند. پلی‌آکریلونیتریل سمی و اشتعال‌زا بوده و بنابراین استفاده از آن در پزشکی رایج نیست. پلی‌آکریل‌آمید غیر سمی است ولی مونومر آن می‌تواند بر روی سلول‌های عصبی تأثیر منفی بگذارد. این پلیمر جاذب آب بوده و می‌تواند تشکیل ژل دهد. از پلی‌آکریل‌آمید در تهیه لنزهای تماسی نرم، حجم‌دهنده‌ها، ماهیچه‌های مصنوعی، بیوسنسورها، سامانه‌های رهایش داروی هوشمند و… استفاده شده است.
پلی‌استایرن (Polystyrene)
از جمله خصوصیات پلی‌استایرن می‌توان به شفافیت خوب و بی‌رنگ بودن، راحتی ساخت، پایداری حرارتی، وزن مخصوص پایین و مدول بالا اشاره کرد. این پلیمر به صورت عمومی در ساخت ظروف کشت سلول، بطری‌های استوانه‌ای، محفظه‌های خلأ و فیلترهای قیف‌دار کاربرد دارند. آکریلونیتریل بوتادی‌ان استایرن (ABS) در ست‌های تزریق و دیالیز خون، انبرک‌ها (بست‌ها)، کیت‌های تشخیصی و… استفاده می‌شود.
پلی‌وینیل کلراید (Polyvinyl Chloride)
ماده‌ای بسیار پرمصرف و مقاوم در برابر آب و آتش به شمار می‌رود. این پلیمر در تهیه ست تزریق خون، ست سرم و… کاربرد دارد.
پلیوینیلالکل (Polyvinyl Alcohol)
یکی از پرمصرف‌ترین پلیمرهای محلول در آب است و مونومر آن در حالت پایدار وجود ندارد. مزایای این هیدروژل زیست‌سازگاری بالا، عدم سمیت، عدم سرطان‌زایی، سادگی تهیه، دارا بودن محیط آب‌دار و توانایی محافظت از سلول‌ها، داروها، پپتیدها و پروتئین‌ها، توانایی رساندن مواد غذایی به سلول‌ها و انتقال محصولات ایجاد شده توسط آن‌ها امکان اصلاح به کمک لیگاندهای چسبندگی سلولی. محققان بسیاری از PVA جهت تهیه غضروف مصنوعی، منیسک زانو یا دیسک بین مهره‌ای بهره برده‌اند. ترکیب مواد زیادی با پلی‌وینیل الکل برای کاربردهای پزشکی بررسی شده است. پلیوینیلالکل و پلی‌آکریلیک‌اسید در سامانه‌های حساس به pH، پلیوینیلالکل و ژلاتین جهت تهیه پچ یا غشا، پلیوینیلالکل و ابریشم جهت ساخت نخ بخیه، پلیوینیلالکل و پلی‌وینیل پیرولیدین در مهندسی بافت، ترکیب پلیوینیلالکل با کلاژن و غشاء آمنیون در تهیه قرنیه مصنوعی، پلیوینیلالکل و نشاسته به عنوان غشا دیالیز و ترکیب پلیوینیلالکل با پلی‌اتیلن‌گلیکول به منظور کاهش جذب سطحی پروتئین از آن جمله است. استفاده از ترکیب پلیوینیلالکل و کیتوسان تا کمتر از ۵۰% PVA در اصلاح سطح کاتترهای پلی‌یورتانی باعث چسبندگی پروتئین‌ها و فعالیت میکروب‌ها می‌گردد. همچنین از این کامپوزیت در کاربردهای پانسمان زخم نیز می‌توان بهره برد. ترکیب پلیوینیلالکل و پلی‌کاپرولاکتون در کاهش تجمع سلول‌های التهابی مؤثر بوده است. از ترکیب PVA و گلیسرول به منظور افزایش خون‌سازگاری بهره برده شده است که طی آن با افزایش گلیسرول در ترکیب، به دلیل ممانعت از تماس مستقیم PVA با خون، چسبندگی و جذب پلاکت‌ها به سطح کاهش می‌یابد. از جمله مشکلاتی که محققان در استفاده از پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر آب‌گریز نظیر پلی‌کاپرولاکتون یا پلی‌لاکتیک-گلیکولیک اسید اشاره نموده‌اند شناور ماندن ساختار پلیمر در محیط کشت سلولی است. علاوه بر این به دلیل عدم جذب محیط کشت توسط داربست، قسمت زیادی از تخلخل‌ها خالی خواهند ماند. این در حالی است که دست‌یابی به توزیع یکنواخت سلول‌های کاشته‌شده درون داربست اهمیت زیادی دارند. یکی از روش‌های غلبه بر این مشکل استفاده از پلیمرهای آب‌دوستی نظیر پلیوینیلالکل یا پلی‌اتیلن‌اکساید در ترکیب است. از کامپوزیت پلی‌وینیل الکل و پلی‌لاکتیک-گلیکولیک‌اسید و کیتوسان داربست زیست‌تخریب‌پذیری برای مهندسی بافت ساخته شده است که زیست‌سازگاری مناسبی از خود نشان داده است. همچنین از ترکیب PVA-PLGA نانوذراتی برای رهایش داروی پاکلیتاکسل جهت درمان گرفتگی شریان بهره برده شده است.
پلی‌آمید (Polyamide)
این مواد که به نایلون معروف هستند در نخ‌های بخیه، رگ‌های مصنوعی استفاده می‌شوند که از جمله مهم‌ترین کاربردهای موفق این مواد در زمینه پزشکی هستند. نایلون‌ها جاذب رطوبت هستند و استحکام خود را در موقع کاشت در محیط درون‌تن از دست می‌دهند. مولکول‌های آبی که به ناحیه بی‌شکل آن حمله می‌کنند به عنوان نرم‌کننده عمل می‌نمایند. آنزیم‌های پروتئولیتیک نیز از طریق حمله به گروه آمید در هیدرولیز پلیمر نقش مهمی دارند. پروتئین‌ها نیز حاوی گروه پپتیدی (آمید) در طول زنجیره‌های مولکولی خود هستند و آنزیم‌های پروتئولیتیک می‌توانند به آن‌ها حمله کنند.
پلی‌اتیلن‌ترفتالات (Polyethylene Terephthalate)
پلی‌استرهایی مانند پلی‌اتیلن‌ترفتالات (PET) به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی بی مانند، به طور گسترده‌ای در کاربردهای پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. PET پلی‌استریست که از آن در ساخت پیوند رگ مصنوعی، نخ‌های بخیه و توری‌ها، دریچه‌ها محفظه کاتتر و فیلتر استفاده می‌گردد.
پلی‌استال (Polyoxymethylene)
یک پلی‌اتر است و معمول‌ترین پلی‌استال‌ها از فرم‌آلدئید به دست آمده که به نام پلی‌اکسی‌متیلن شناخته می‌شود. پلی‌استال معمولاً چقرمه، محکم، با مقاومت بالا نسبت به خزش، خستگی و مواد شیمیایی هستند و ضریب اصطکاک کمی دارد. از پلی‌استال‌ها در تحقیقاتی نظیر تهیه مفاصل زانو یا ران و لت دریچه قلب مصنوعی استفاده شده است.
پلی‌سولفون (Polysulfone)
پلی‌سولفون خانواده‌ای از پلیمرهای گرمانرم است. از این مواد به دلیل چقرمگی و پایداری در دماهای بالا شناخته می‌شوند. پایداری حرارتی بالا به دلیل گروه‌های جانبی حجیم، بی‌شکل، پایداری شیمیایی، عدم پایداری در مقابل حلال‌های قطبی نظیر کتون‌ها، شفافیت، استحکام بالا، انعطاف‌پذیری و مقاومت ضربه خوب به دلیل حضور اکسیژن و سولفور در زنجیر اصلی مولکولی، خزش کم و استحکام کششی بالا از خصوصیات مهم این پلیمر محسوب می‌شود. تهیه غشاها از پلی‌سولفون با خواص تکرارپذیر و اندازه تخلخل قابل کنترل به سادگی امکان‌پذیر است. از این غشاها در کاربردهای جداسازی خون (همودیالیز) آب یا مواد زائد استفاده می‌شود. همچنین به دلیل مقاومت حرارتی بالا، پلی‌سولفون در کاربردهایی که نیاز به سترون شدن تحت بخار و اتوکلاو باشد، گزینه مناسبی محسوب می‌شود.
پلی‌کربنات (Polycarbonate)
این گروه از مواد در مواقعی که نیاز به مقاومت ضربه بالا، مقاومت حرارتی زیاد و خواص نوری مناسب باشد، به کار می‌روند. در عدسی‌ها، عینک‌های طبی و ایمنی و… از پلی‌کربنات‌ها استفاده می‌شود. پلی کربنات را می‌توان با اکثر روش‌ها (گاز اتیلن اکساید، پرتو گاما و اتوکلاو) سترون نمود. از این ماده در تهیه محفظه‌های مقاوم برای غشاهای دستگاه همودیالیز، دستگاه اکسیژن‌رسان، کاتترها، لوله‌ها، وسایل در تماس با خون و تزریق، بهره برده می‌شود.
سیلیکون (Silicone)
مهم‌ترین خواص سیلیکون‌ها شامل پایداری حرارتی، آب‌گریزی، مقاومت بالا در برابر اکسیژن، اَزُت و نور خورشید، انعطاف‌پذیری، عایق الکتریکی، ضد چسبنده، غیر سمی، واکنش شیمیایی کم و نفوذپذیری بالای گاز است. سیلیکون‌های تک‌جزئی با جذب رطوبت از محیط، شکل می‌گیرند. به دلیل خصوصیات این ماده، از آن در تهیه وسایل کمک شنوایی جهت جلوگیری از نفوذ اصوات استفاده می‌شود. در کاربردهای پزشکی به طور وسیعی از ترکیبات سیلیکونی بهره برده می‌شود. به عنوان مثال در لوله‌های دیالیز و انتقال خون، ریه‌های مصنوعی، کاتترها، کاشتنی‌های مصنوعی در بدن، وسایل جلوگیری از بارداری، گونه مصنوعی، عدسی‌های مصنوعی و… کاربرد دارند. در گذشته از سیلیکون برای تهیه مسدودکننده دریچه قلب مصنوعی توپ و قفس استفاده می‌شد که به دلیل تورم آن و تغییر اندازه کاربرد آن در این زمینه کاهش یافت.
پلی‌دی‌متیل‌سیلکوسان مهم‌ترین و پرمصرف‌ترین پلی‌سایلوکسان در پزشکی است که از جمله خواص آن طول بسیار بالا در دمای محیط، عایق الکتریکی بسیار خوب، مقاومت در برابر ازن، نفوذپذیری بسیار بالا در برابر گازها، مقاومت شیمیایی بالا، ضریب اصطکاک کم ۷۵% و انعطاف‌پذیر بالا، خون‌سازگاری بالا، سمیت بسیار کم، پایداری حرارتی کم، پایداری طولانی مدت در شرایط بدن، آب‌گریزی بالا. از این پلیمر در پمپ‌های خون، پوشش ضربان‌سازهای قلبی، بیرون‌کش‌های آب، عدسی تماسی، پوست مصنوعی، دستگاه‌های اکسیژن‌دهنده، چسبهای پزشکی، مفاصل انگشت‌ها، حلزون‌های شنوایی، کاتترها، پروتزهای زیبایی صورت و بینی و… بهره برده می‌شود.
پلی‌یورتان (Polyurethane)
این گروه از مواد دارای استحکام کششی بالا، چقرمگی، مقاومت با سایش، مقاومت در برابر تخریب و زیست‌سازگاری هستند که مجموعه این خواص آن‌ها را به یکی از مهم‌ترین گروه‌ها برای استفاده در ساخت وسایل قابل کاشت در بدن تبدیل نموده است. پلی‌یورتان‌ها در کاشتنی‌های طولانی و کوتاه مدت زیست‌پایدار و زیست‌تخریب پذیر با محصولات تخریب زیست‌سازگار مورد استفاده قرار می‌گیرند. این مواد به دلیل داشتن بار سطحی منفی، آب‌گریزی و مورفولوژی مناسب (از جهت صافی سطح) خون‌سازگاری بالایی دارند و این امر باعث شده است که از آن‌ها در ساخت کاشتنی‌های قلبی-عروقی استفاده شود. از مهم‌ترین کاربردهای این مواد می‌توان به بطن چپ مصنوعی قلب، بالون‌های داخل آئورتی، پوشش لید ضربان‌سازها، دریچه‌هایقلب مصنوعی، غشاهای همودیالیز و … اشاره نمود. طیف گسترده خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی پلی‌یورتان‌ها سبب شده است که این گروه از پلیمرها کاربردهای وسیعی در مهندسی بافت و سامانه‌های نوین رهایش دارو نیز بیایند.
پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر (Biodegradable Polymers)
پلی‌لاکتیک‌اسید و پلی‌گلیکولیک‌اسید (Polylactic Acid, Polyglycolic acid)
پلیاسترهای خطی لاکتیک و گلیکولیک اسید برای بیش‌تر از سه دهه است که در کاربردهای مختلف پزشکی استفاده می‌شوند. در زمینه رهایش کنترل شده داروها، تحقیقات زیادی به آن‌ها اختصاص داده شده است. این پلیمرها برای انتقال استروئیدها، عوامل ضد سرطانی، پپتیدها و پروتئین‌ها، آنتی‌بیوتیک‌ها و واکسن‌ها به کار می‌روند. ترکیبات قابل تزریق حاوی میکرواسفری‌های پلیمری لاکتید و گلیکولیک در سال‌های اخیر توجه زیادی را به خود جلب نموده‌اند.
پلی‌کاپرولاکتون (Polycaprolactone)
بررسی زیست‌سازگاری این پلیمر آن را به عنوان یک پلیمر غیر سمی و بافت سازگار با محصولات تخریبی زیست‌سازگار معرفی نموده است. در مواردی از PCL به عنوان بست‌های تخریب‌پذیر جهت نزدیک نمودن لبه‌های زخم استفاده می‌شود. از پلی‌کاپرولاکتون DL در تهیه پلی‌یورتان‌های زیست‌تخریب‌پذیر بهره برده شده است که پلیمر مذکور برای استفاده در مهندسی بافت غضروف و پوست بررسی شده است.
پلی‌ارتواسترها (Polyorthoester)
این مواد دسته دیگری از پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر هستند که برای کاربردهایی نظیر رهایش دارو در چشم، درمان سوختگی‌ها، کنترل درد پس از عمل و کاربردهای ارتوپدی آزمایش شده‌اند. پلی‌ارتواستر در مقایسه با پلی‌لاکتیک اسید سبب افزایش رشد استخوان می‌گردد.
پلیمرهای طبیعی (Natural Polymers)
پلیمرهای طبیعی پلیمرهایی هستند که توسط سامانه های بیولوژیکی مانند میکروارگانیسم ها، گیاهان و حیوانات تولید می‌شوند. پلیمرهای طبیعی مصارف ریادی دارند که از چمله آن ها می‌توان به چسب زخم، ماده جاذب، تهیه لوازم آرایشی، رهایش دارو داربست‌های پزشکی، نخ‌های بخیه قابل جذب، پانسمان‌ها، و زخم‌پوش‌ها، ترمیم بافت دهان، غضروف، تاندون، لیگامنت، عصب، رگ، افزایش بافت نرم، انتقال دارو، کاشتنی‌های دندانی، پوست مصنوعی، بازسازی استخوان، عدسی‌های تماسی، رهایش کنترل شده دارو و کپسوله کردن تولیدات نساجی اشاره کرد. از آنجایی که پلیمرهای طبیعی در مقایسه با پلیمرهای صنعتی سازگاری محیطی بهتری دارند تلاش‌های بیش‌تری برای کاهش قیمت آن‌ها باید صورت بگیرد، زیرا پلیمرهای طبیعی موجود دو تا پنج برابر، گران‌تر از پلیمرهای مصنوعی می‌باشند.
آزمون‌های زیست سازگاری
(in vitro) آزمون‌های خارج بطنی
(Cytotoxicity) سمیت
(Blood Compatibility) خون سازگاری
(in vivo) آزمون‌های داخل بطنی
کاشت کوتاه‌مدت
کاشت بلندمدت
آزمون‌های خارج بطنی مقدمه و پیش‌نیاز آزمون‌های داخل بطنی هستند.
همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.
info@fara-ps.com 📧