ما هي البوليمرات الذكية؟

كيف تستخدم البوليمرات التحفيزية المتجاوبة في التكنولوجيا الحيوية

البوليمرات الذكية ، أو البوليمرات المستجيبة للتحفيز ، هي مواد مكونة من بوليمرات تستجيب بطريقة دراماتيكية إلى تغييرات طفيفة جدا في بيئتها. لقد تعلم العلماء الذين درسوا البوليمرات الطبيعية كيف يتصرفون في النظم البيولوجية ويستخدمون الآن تلك المعلومات لتطوير مواد بوليمرية من صنع الإنسان مماثلة لها خصائص محددة. هذه البوليمرات الاصطناعية مفيدة للغاية لمجموعة متنوعة من التطبيقات بما في ذلك بعض المتعلقة بالتكنولوجيا الحيوية والطب الحيوي.

كيف يتم استخدام البوليمرات الذكية

أصبحت البوليمرات الذكية أكثر انتشارًا على نحو متزايد مع تعلم العلماء للكيمياء والمحفزات التي تحفز التغيرات التوافقية في هياكل البوليمر وتضع طرقًا للاستفادة منها والتحكم فيها. تتم صياغة المواد البوليمرية الجديدة كيميائياً بحيث تتأثر بتغيرات بيئية محددة في الأنظمة البيولوجية ، وتعديلها بطريقة يمكن التنبؤ بها ، مما يجعلها أدوات مفيدة لإيصال الدواء أو آليات التحكم الأيضية الأخرى.

في هذا المجال الجديد نسبيا من التكنولوجيا الحيوية ، يبدو أن التطبيقات الحيوية الطبية المحتملة والاستخدامات البيئية للبوليمرات الذكية غير محدودة. وفي الوقت الحالي ، فإن الاستخدام الأكثر شيوعًا للبوليمرات الذكية في الطب الحيوي هو على وجه التحديد توصيل الأدوية المستهدفة.

تصنيف وكيمياء البوليمرات الذكية

منذ ظهور الأدوية الموقوتة ، واجه العلماء مشكلة إيجاد طرق لتوصيل الأدوية إلى موقع معين في الجسم دون أن يتحللوا أولاً في بيئة المعدة شديدة الحموضة.

إن الوقاية من الآثار الضارة للعظام والأنسجة السليمة هي أيضاً من الاعتبارات الهامة. ابتكر الباحثون طرقًا لاستخدام البوليمرات الذكية للتحكم في إطلاق الأدوية إلى أن يصل نظام التوصيل إلى الهدف المنشود. يتم التحكم في هذا الإطلاق إما عن طريق المشغل الكيميائي أو الفسيولوجي.

توجد البوليمرات الذكية الخطية والمصفوفة مع مجموعة متنوعة من الخصائص التي تعتمد على المجموعات الوظيفية التفاعلية والسلاسل الجانبية. قد تستجيب هذه المجموعات إلى درجة الحموضة ، ودرجة الحرارة ، والقوة الأيونية ، والمجالات الكهربائية أو المغناطيسية ، والضوء. ترتبط بعض البوليمرات ارتباطًا عكسيًا عبر روابط غير مساوية يمكن أن تنكسر وتعتمد على ظروف خارجية. كانت تقنية النانو أساسية في تطوير بعض البوليمرات النانوية مثل dendrimers و fullerenes ، والتي تم تطبيقها على توصيل الدواء. وقد تم تغليف المخدرات التقليدية باستخدام البوليمرات حمض اللبنيك. وقد شهدت التطورات الحديثة تكوين المصفوفات الشبيهة بالشعر والتي تحافظ على اندماج الدواء محل الاهتمام أو الالتفاف بين خيوط البوليمر.

تطلق مصفوفات البوليمر الذكية الأدوية عن طريق تفاعل كيميائي أو فيزيولوجي لتغيير البنية ، غالباً ما يكون تفاعل تحلل مائي ينتج عنه انشقاق في الروابط وإطلاق الدواء حيث تتكسر المصفوفة إلى مكونات قابلة للتحلل. إن استخدام البوليمرات الطبيعية قد أفسح المجال للبوليمرات المركبة صناعياً مثل polyanhydrides والبوليستر وأحماض البولي أكريليك والبولي (methyl methacrylates) والبولي يوريثانات. تم العثور على البوليمرات المائية ، غير المتبلرة ، ذات الوزن الجزيئي المنخفض والتي تحتوي على ذرات غير متجانسة (أي ذرات أخرى غير الكربون) تتحلل أسرع.

يتحكم العلماء في معدل توصيل الدواء عن طريق تغيير هذه الخصائص وبالتالي ضبط معدل التدهور.