Yeni nesil dağıtım sistemleri, şekil hafızası ve kendiliğinden katlanan polimerler gibi akıllı malzemeleri içerir. Şekil hafızalı polimerler, camsı geçiş sıcaklığının üzerinde orijinal şekillerine geri dönerler. Burada, bu sıcaklık değişimi, malzemenin bileşimine bağlı olarak geleneksel, optik, lazer veya manyetik olarak indüklenebilir. Tetiklendiğinde orijinal şeklini alma yeteneği, ilaçları, DNA’yı veya hücreleri teslim etmek için kullanılabilir.
Farklı termal genleşme katsayılarına sahip çok katmanlı kendiliğinden katlanan polimerler. Ayrıca, açıldığında katlanmaya izin veren menteşelerden oluşan yeni bir malzeme sınıfıdır. Bu yeni malzemeler, ağırlıklı olarak DNA ve hücreler olmak üzere akıllı dağıtım araçları için çeşitli mimariler sağlar.
İçindekiler
origami polimer
Origami kelimesi Japonca ori, katlama ve kağıt anlamına gelen kami kelimelerinden türemiştir. Bu, Japonya’dan gelen ve tüm dünyada bilinen kağıt katlama sanatıdır. Günümüzde origami sadece kağıt sanatında değil, üç boyutlu nesneler yaratılarak teknolojik amaçlarla da kullanılabilmektedir. Bu nesneleri elde etmek için, istenen nesneyi düz bir levhadan geliştirmek üzere kavisli desen dizileri sağlanmalıdır. Origami, ikili katmanlardan farklı olarak yalnızca bir yönde bükülebilen veya birden çok adımda katlanabilen karmaşık yapıların oluşturulmasına olanak tanır. Kendiliğinden katlanan yapıların şekli, filmin ilk şekline, eğrilik yarıçapına (tabakanın kalınlığına bağlı olarak) ve alt tabakanın varlığına bağlıdır. Origami polimer yapıları kullanılmaktadır ve bunlardan bazıları şu şekildedir:
Uzay yapısı güneş panelleri,
otomobil hava yastıkları,
• Alışveriş poşetleri ve kartonları.
Fotovoltaik ve biyomedikal hücreler
Yukarıda bahsedildiği gibi, malzemenin kendiliğinden katlanması ve origami katlama davranışını tetiklemek için farklı uyaranlar kullanılabilir. Gracias ve diğ., şişebilen, şişirilemeyen ve rijit parçalanmış bir polimer ile birleştirilmiş fonksiyonel kendi kendine katlanan mikro iğnelerin hidrojele termomekanik bir tepki sergilediğini ve cerrahi alanlarda kullanılabileceğini bildirdi. Baroud ve ekibi tarafından yapılan bir çalışmada, hidrofobik bir yüzeye yerleştirilmiş bir polimetilsiloksan film tabakasının geometrisini manuel olarak kestiler. Membrana bir damla su eklediler ve suyun hacmi azaldıkça buharlaşmasını sağladılar. Bu çalışmada, sıvıyı çevreleyen ince bir zar tabakası elastikiyet ve kılcal damarlar arasındaki etkileşimi gösteren 3 boyutlu bir şekil oluşturmuştur.
Gracias ve arkadaşları, polimer origamiye benzer bir 3 boyutlu yapıya dönüştürmek için 2 boyutlu yapının termal aktivasyonu ile üç boyutlu (3 boyutlu) nanoakışkan kaplar geliştirdiler. Bu durumda, 2B şablonun akıllı menteşeleri vardır. Araştırmacılar, bu yeni üretim yönteminin gelecekte mikroskobik biyomedikal cihazlar geliştirmek için kullanılacağını öne sürdüler. Ryu, makroskopik ölçekte 3 boyutlu nesneler elde etmek için görüntü kaynaklı stres gevşeme mekanizması yoluyla polimer filmlerin düz ve kavisli yüzeylerini canlandıran görüntü origamisini gösterdi. Gracias ve diğerleri, sulu çözeltilerde kendi kendine katlanabilen foto-çapraz bağlı polietilen glikol (PEG) bazlı biyo-origami iki katmanlı hidrojelleri geliştirmiştir. Bu yeni geliştirilen çift katmanlar, doku mühendisliği alanı göz önüne alındığında uygun olan, kendi kendine katlanarak farklı doku türlerini korur.
İlaç taşıyıcıları olarak akıllı polimerler
Şekil hafızalı polimerlerin en önemli kullanım alanları ilaç taşıyıcılarıdır. Kan dolaşımındaki düşük çözünürlük stabiliteleri nedeniyle, bazı ilaçlar bir dağıtım sisteminde uygulandıklarında biyolojik olarak daha fazla kullanılabilir hale gelirler. Bu ayrıca, ilacın uzun bir süre boyunca tamamen temizlenmesi isteniyorsa istenebilecek olan, ilacın sürekli salınmasına da izin verebilir. Lipozomal sistemlerden biyolojik olarak parçalanabilen polimerik sistemlere kadar geliştirilmiş birçok ilaç verme sistemi vardır. Polimerler, istenen ilaç elüsyon rejimine uyacak şekilde çok çeşitli ayarlanabilir özellikler sunar. Akıllı polimerler, yeni ilaç dağıtım sistemlerinin tasarlanabileceği yeni bir malzeme sınıfıdır. Ancak ilaç yükleme kapasitesi, sulu ortam koşulları, ilaç salım şekli gibi bazı kriterler vardır.
Belirli bir uygulama tarafından tanımlanan gerekliliklere bağlı olarak, bu polimer sistemleri, tamamen farklı bir malzeme kimyasına geçmek zorunda kalmadan daha fazla sayıda ilgili malzemeden belirli bir polimerin seçilmesine olanak tanır. Ayarlanabilir termal özelliklere ek olarak, polimer sistemleri ayrıca SMP (şekil hafızalı polimer) implantlar için istenen mekanik özelliklerin veya istenen bozunma oranlarının elde edilmesine yardımcı olabilir. Biyomedikal uygulamalar için şekil değiştirme yeteneği oluşturulmalıdır. Yani, ilgili koşullar cihazın Tsw, SMP (sıcaklık değiştirme) veya vücut sıcaklığına makul ölçüde yakın olmalıdır. Bu amaca ulaşmak için, örneğin termal özellikler, Tg veya erime sıcaklığı, Tm, şekil hafızası etkisi hesaba katılmalıdır. Farklı özellikler ve işlevsellikler, polimer sistemlerinin ayarlanmasına izin vererek onları ilaç taşıyıcıları olarak iyi adaylar haline getirir.
Oha ve ekibi, şekil hafızalı polimerlerin ilaç kontrollü salım yeteneğini inceledi. Bu çalışmada, polimer ağların 37 °C’de 1 ay boyunca sürekli teofilin salınımı sağlayabildiğini bildirmişlerdir. Amir ve ekibinin çalışmasına göre, hidroksil baskın polidiolsitratlar (HD) (HD polimerler), sonraki hidrofobik diklorofloresein (DCF) salınımını katalize edebilir. Bu, polidiol sitrat elastomeriklerinin, doku mühendisliği uygulamaları için biyolojik olarak parçalanabilen akıllı malzemelerden yararlanabileceği anlamına gelir. Bu sistemler, implantların küçük bir kesiden yerleştirildiği ve kendiliğinden yerleştirildikten sonra bir ilaç maddesi salmaya başladığı minimal invaziv cerrahi için idealdir. Dobrzyski ve ark. Paclitaxel, ilaç içeren stentlerin önünü açan iki katmanlı ilaç verme sistemlerini gerçekleştirmek için L-laktide, bir glikolide ve trimetilen karbonata dayalı bir şekil hafızalı polimer geliştirdi.
Lindlin ve ark. Oligo (kaprolakton-ko-glikolit) dimetakrilat’ın ilaçla birleştirildiğini ve şekil hafıza etkisinin belirgin olduğu 28-42°C vücut sıcaklığında aktive edildiğini bildirdiler. Bu çalışmada, polimer bozunmasından bağımsız proliferasyonu kontrol eden bir ilacın salınımı gözlendi. Jung ve ark. biyolojik olarak parçalanabilen çapraz bağlı bir polimerin (yağ anhidrit) (PSA) geliştirildiğini ve cPCL matrisine PSA eklenerek ilaç salım birikiminin artırılabileceğini bildirmiştir. Bu şekil hafızalı polimer, biyomedikal alanda potansiyel ilaç imha substratları olarak kullanılabilir.
kaynak:
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.8b02002
https://www.aiche.org/resources/publications/cep/2017/may/cep-news-update/origami-polymer-folds-and-curves-light
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]