Hva er biologisk nedbrytbare polymerer

Hva er biologisk nedbrytbare polymerer? Før du svarer på dette spørsmålet, la oss se hva som er polymerer, først. De polymerene er stoffene med store molekyler eller en kjede av molekyler. De kan videre deles inn i naturlige polymerer og syntetiske polymerer. Du kan ikke tro at alle planter og dyr er laget av polymerer. Proteiner, DNA og cellulose (en slags protein i planter) er noen av polymerene vi finner i levende vesener. Syntetiske polymerer er den mest brukte type polymerer. Polyetylen, PVC og syntetisk gummi er eksemplene på syntetiske polymerer. Det første problemet ved bruk av syntetiske polymerer er at de brukes til kortvarige bruksområder, men de varer i lang tid, da syntetiske polymerer er av petrokemiske produkter. Denne situasjonen fører til mange miljøproblemer som jord erosjon, vannforurensning og giftig-gassutslipp.

Bionedbrytbare polymerer - Definisjon

Hver polymer er nedbrytbar. De nedbrytes i masse, styrke og molekylvekt med tiden. De fleste polymerene som vi allerede visste, har en periode på 100-1000 år for å nedbrytes fullt ut. Spesialiteter i biologisk nedbrytbare polymerer er, de nedbrytes raskt når de sammenlignes med ikke-biologisk nedbrytbare polymerer, og deres biprodukter er miljøvennlige (biokompatible) som CO2, vann, metan og uorganiske forbindelser eller biomasse som lett kan skje av mikroorganismer.

Bionedbrytbare polymerer - Typer

Bionedbrytbare polymerer kan kategoriseres under to hovedemner i henhold til deres formasjonsmetode.

• Agro-polymerer

biomasse produkter

• Bio-polyestere 

polymerer oppnådd ved mikrobielle produktioner

konvensjonell syntese fra bio-avledede monomerer

fra oljeprodukter

Biomasseprodukter kan igjen deles inn i to underkategorier som polysakkarider og proteiner. Agropolymerene er oppnådd fra agro-materialer slik som polysakkarider. Polysakkarider (komplekse karbohydrater) er de vanligste makromolekylene i biosfæren. Stivelse er den mest kjente typen polysakkarider, som ekstraheres fra korn og knoller. Chitin, Chitosan og Pectin er noen andre typer polysakkarider. 

Den andre typen agropolymerer er proteiner som er laget av aminosyrer. Den viktigste egenskapen i proteiner er at de er fornybare. Proteinene er mye brukt i næringsmiddelindustrien. Soyaprotein, maisprotein og hveteprotein er blant planteproteinene og kasein, kollagen, gelatin og keratin er typene av mye brukt animalske proteiner. Laktat dehydrogenase, chymotrypsin og fumarase er de viktigste bakterielle proteiner. Selv om disse typer polymerer hovedsakelig brukes i næringsmiddelindustrien, fant emballasjebransjen seg ikke en måte å erstatte konvensjonell plast med agropolymerer.

Biopolyestere er den andre typen av de biologisk nedbrytbare polymerene. De kan produseres enten gjennom levende ressurser og ikke-levende ressurser (syntetisk).

Eksempler på biologisk nedbrytbare polymerer 

Melkesyre er en velkjent, mye brukt biopolymer i mange bransjer. Den finnes i to former som L-melkesyre og d-melkesyre. De kan produseres på to forskjellige måter, enten biologisk eller kjemisk. I den biologiske metoden gjøres karbohydrater fermentering av Lactobacillus (bakterier) eller sopp. Melkesyre kan også produseres gjennom kjemiske kjedereaksjoner. Vi kan også oppleve denne reaksjonen i kroppen vår når vi har trette muskler. Industrielt melkesyre brukes hovedsakelig til å produsere kosmetikk.

Polydroksyalkanoater (PHA) er en familie av intracellulære biopolymerer syntetisert av mange bakterier som intracellulære karbon- og energilagringsgranuler. PHAs benyttes i industrien av emballasje og medisinsk på grunn av deres biologisk nedbrytbarhet.

De fleste biologisk nedbrytbare polymerene er underprodukter av petroleumsressurser. Polykaprolakton, alifatiske copolyestere og aromatiske sampolyestere er slike typer petroleumbaserte polyestere. Alle disse polyestere er myke materialer ved romtemperatur.

Biologisk nedbrytbare polymerer i biomedisinske applikasjoner

Bionedbrytbare polymerer åpnet en måte å integrere med mange medisinske problemer som et biokompatibelt materiale. Bruk av biologisk nedbrytbare polymerer i det medisinske feltet er mindre skadelig når de sammenlignes med andre materialer. I motsetning til generelt bruk av bionedbrytbare polymerer, er det mange fakta å være opptatt av når de bruker biologisk nedbrytbare som bio-materialer. Disse fakta er ikke-toksisitet, steriliserbarhet, effektivitet og biokompatibilitet. Det er vanskelig å finne ut alle fakta i de fleste bionedbrytbare polymerene, men forskere, klinikere og ingeniører har funnet visse biologisk nedbrytbare polymerer som kan brukes som bio-materialer.

Biomaterialer kontakter direkte levende celler. Det er to typiske bruksområder i biomaterialer. Den første er biomaterialer som avfallsprodukter som blodposer, katetre og sprøyter. Den andre bruken er som materialer som støtter kirurgiske operasjoner. Det kan være enten for proteser for vevsutskifting som linser, tann- og brystutskiftninger eller som kunstige organer som kunstige hjerter og kunstige nyrer.

Det er mange kirurgiske anvendelser i bionedbrytbare polymerer. Den bioabsorberbare kvaliteten i bionedbrytbare polymerer brukes til binding, lukking, separasjon, stillas og kapsling. De biologisk nedbrytbare polymerene forbrukes for operasjoner for tetting og adhesjon til vev. Væsketypepolymerer brukes i dette tilfellet. Umiddelbart etter at væsken påføres det defekte vevet, blir væsken gel og stopper blødning. Når det defekte vevet healer, vil det gelerte materialet sakte nedbrytes og absorbere inn i kroppen. De samme trinnene skjer i beinfiksering ved hjelp av bionedbrytbare pinner, skruer og ledninger.

Drug delivery systemer bruker bionedbrytbare polymerer for deres oppgave. Både invasive og ikke-invasive metoder for legemiddelleveranse kan tas med i dette. I slike tilfeller fungerer disse polymerene bare som transportør, og etter at de har levert stoffet til ønsket del, vil de raskt absorbere inn i kroppen uten skadelig effekt. Det enkleste tilfellet du kanskje har sett er pille deksler og belegg i forskjellige farger. Legemidlet er inkludert i dekselet og at dekselet skal utskilles uten å påvirke kroppen. Disse deksler og belegg er laget av bionedbrytbare polymerer.

Bionedbrytbare polymerer - Sammendrag

• Biologisk nedbrytbare polymerer er typer polymerer som bryter ned i løpet av kort tid, og deres biprodukter er miljøvennlige.

• Det er en god løsning for miljøforurensning som oppstod på grunn av ikke-nedbrytbar plast.

• Det er to hovedtyper av bionedbrytbare polymerer.

• De er agropolymerer og biopolyestere.

• I dag er bionedbrytbare polymerer mye brukt i medisinske applikasjoner med tanke på deres biokompatibilitet.