Polimerler, yapıları gereği, sentetik plastikler gibi endüstriyel malzemelerden biyopolimerlere kadar çok çeşitli malzemelerdir. Sentetik veya doğal olarak oluşan özellikleri, bileşen monomerlerin doğasına, düzenine ve uzunluğuna ve yapılarında içerdikleri bağların türüne bağlıdır. Son 20 yılda, yeni polimer gruplarının şekil hafızası ve kendi kendine katlanma gibi ilginç özellikler gösterdiği kabul edildi. Bu özellikleri sergileyen polimerler, artık biyotıp ve ilaç dağıtımındaki potansiyel uygulamaları için yoğun araştırmaların konusudur.
İçindekiler
Kendi kendine katlanan polimerler
Kendiliğinden katlanma, bir malzemenin dış etkiler olmaksızın katlanıp açılabilmesidir. Ayrıca, insan kontrolü gibi herhangi bir dış müdahale olmadan, kendi kendini toplayan kendi kendine katlama mekanizmasına bağlanabilir. Bu mekanizmalar, kabartmalı şablonlar, katlanabilen, yuvarlanabilen veya spiraller, tüpler ve silindirik tüpler haline getirilebilen ince filmler olabilir. Kendi kendine katlanma kendiliğinden veya ışık, pH, sıcaklık, manyetik alan veya çözücü gibi uyaranlara yanıt olarak gerçekleşebilir. Kendiliğinden katlanan filmler, farklı uyaranlara duyarlı farklı polimerlerdir. Bu polimerler, dış ipuçlarına ve işaretlere yanıt olarak esneyebildikleri için son zamanlarda çekici hale geldi. Birçok polimer, özelliklerini pH ve sıcaklıkla değiştirebilir. Biyoteknoloji uygulamaları için biyobozunur ve biyouyumlu polimerler uygun ve sıklıkla karşılaşılan seçeneklerdir. Ek olarak, polimerler, tersinir katlama sistemlerinin tasarımına izin vererek, boyut olarak büyük, geri dönüşümlü değişikliklere uğrayabilir. Reaktif termal kendi kendine katlanan filmler, sürekli termal genleşme, çözeltilerde düşük kritik çözelti sıcaklığı (LCST) sergileyen polimerler için bir eriyik şekil hafıza transferi kullanılarak tasarlanabilir.
Lushnikov ve diğ., bir silikon gofret veya diğer alt tabakalar üzerinde parlatılan yüzeyde bir poli(4-vinilpiridin) (P4VP) tabakasının üstünde bir polistiren (PS) tabakasından oluşan bir polimer çift tabakasının oluştuğunu bildirmiştir. Bu sistemde, P4VP, piridin halkalarının protonasyonuna bağlı olarak asit sulu çözeltide şiştiği için yuvarlanma sağlanır. Ionov tarafından yapılan başka bir çalışmada, şişme nedeniyle kendi kendine yuvarlanma gözlendi. Biyobozunur polisüksinimit, polimer çift katmanları ile kendiliğinden yuvarlanan bir tepki sergiler. Bu mikrotübüllerin oluşumuna yol açar. Ionoff ve ark. Bir polimer ve yağlı bir sıvıyı içine alabilen bir polipolimerden oluşan kendi kendine katlanan bir polimerik çift tabaka keşfetti. Bu yeni geliştirilen çift tabaka, anizotropik bir kapsül olarak ifade edilebilir ve polimer film tabakalarının şişmesindeki farklılıktan dolayı katlanma davranışı gözlenir. Kendi kendini iyileştiren materyaller ve ilaç dağıtım tasarımı, bu yaklaşım için potansiyel uygulamalara sahiptir.
Ionoff ve ark. İki farklı termoplastik polimer grubunun farklı uyaranlara karşı davranışlarının incelenmesi. Polimerik çift katmanlar, hidrofobik veya rastgele bir kopolimer olan pasif katman olarak seçildi ve aktif katman, termal olarak aktif bir hidrojeldir. Isıya duyarlı hidrojeller, sıcaklıktaki artış veya azalmaya karşı şişme ve büzülme tepkisi gösterirken, pasif katmanlar aktif katmanın şişmesini engeller. Bu sayede düzensiz genişleme veya daralma davranışı elde edilir. Yani şişlik nedeniyle katlanma ve açılma görülebilir. Huang ve ark. bireysel hastalar için özelleştirilebilir, geri çekilebilir, biyolojik olarak parçalanabilir implante edilebilir implant cihazları için iyi kullanımlar sağlayacak ısıya duyarlı bir polilaktik asit (PLA) yapısı geliştirdi. Lee ve ark. geliştirilmiş mukozal yapışma, ilaç koruması ve çok yönlü hedefli uygulama sağlayabilen katlanabilir bir oral uygulama cihazı geliştirdi. Cihaz arka tabaka, çift katlanabilir tabaka ve ilaç kaplı mukozal yapışkan tabaka olmak üzere üç tabakadan oluşmaktadır. Şişen çift katman, vücut sıvılarıyla temas ettiğinde şişen pH’a (metilakrilik asit) (PMAA) duyarlı çapraz bağlı polihidrojelden oluşur. Şişmeyen tabaka poli(hidroksietil metakrilat)’tır (PHEMA) ve ilacın bağırsağa sızmasını azaltmak için bir difüzyon bariyeri görevi görür. Mukoza yapıştırıcı ilaç tabakası iki tabakaya eklendiğinde, kendi kendine katlanan cihaz önce mukusa yapıştırılır. Daha sonra, iki katmanlı yapıdaki diferansiyel şişkinlik nedeniyle mukus içine katlanır ve bu da mukozal adezyonun artmasına neden olur.
Agrawal ve ekibi, sarmal burulma, tersine çevrilebilir katlama ve desenli kırışıklıklar gibi karmaşık deformasyon davranışları sergileyebilen sıcaklığa bağlı sıvı kristal elastomer çift katmanları geliştirdi. Özelleştirme, film kalınlığı ve genel en boy oranı değiştirilerek elde edilir. Huck ve ark. Tuz ilavesine ve pH değişikliklerine yanıt verebilen yarı-2 boyutlu kompozit gövdeler ürettiği bildirildi. Chening ve ark. pH veya sıcaklığa tepki veren sıvı kristal polimer membranlardan yapılmış akordeon benzeri çizgili aktüatörler geliştirdi. Bu aktüatörler tıbbi sistemlerde ve mikro robotikte kullanılmıştır. Başka bir sıvı kristal biçimli bellek aktüatörü, Park ve diğerleri tarafından geliştirilmiştir. UV’ye maruz kalan ve UV’ye maruz kalmayan taraflar arasında farklı şişme davranışı görülür.
Işık kaynaklı grafen-poli(vinilflorid-hekzafloropropilen) (PVDF-HFP) nanokompoziti Yu ve ekibi, filmlerde grafen oksidin fototermal etkisini ve PVDF-HFP’nin şekil hafıza etkisini gözlemledi. Bu davranış, tamamen plastik görünür ışıkla çalışan cihazlar için geliştirilebilir. Ionoff ve ark. tek eksenli tübüler gözeneklere sahip kendinden montajlı gözenekli yapı iskeleleri geliştirdi. Hidrofilik ve hidrofilik polimerler içeren dikdörtgen polimer çift tabakaların üretimiyle sonuçlanan çift tabakaların pH’a bağlı yuvarlanmasına dikkat edin. Ayrıca, bu çift paneller kendi kendine montajı kontrol edebilir. Şekil hafızalı polimerler, geçiş sıcaklıklarının altında soğuyarak deformasyon uyguladıktan sonra şeklini stabilize edebilen bir akıllı malzeme sınıfıdır. Ardından, yukarıda belirtilen geçiş sıcaklığının yeniden ısıtılmasıyla şekil, orijinal şekle geri döndürülür. Bir polimer malzemeden veya ağ bazlı polimerlerle harmanlanarak üretilebilir.
Mükemmel biyouyumlulukları nedeniyle SMP’ler, ilaç verme sistemleri gibi şekil hafızalı polimerlere sahip polimerik vasküler stentler, akıllı cerrahi sütürler, vasküler pıhtı giderme için mikro lazerle etkinleştirilen SMP cihazları ve minimal invaziv implantlar gibi biyomedikal uygulamalar için umut vaat eden yapı taşlarıdır. İnvaziv cerrahi. Mükemmel biyouyumluluklarından dolayı, SMP’ler invaziv cerrahide biyomedikal uygulamalar için umut vaat eden yapı taşlarıdır, örneğin:
• İlaç verme sistemleri olarak şekil hafızalı polimerlere sahip polimerik vasküler stentler,
• akıllı cerrahi sütür,
• Kan damarlarından pıhtıları çıkarmak için lazerle etkinleştirilen SMP mikroaktivatörleri
• Minimal implantlar
Bugün, SMP hızla klinik pratiğe dönüşmeye devam ediyor. Tıbbi cihazların dışında biyomedikal uygulamaların geliştirilmesi, şekil hafızalı polimerlerin uyumlu malzemelerle harmanlanmasıyla sağlanabilir. Minimal invaziv cerrahi uygulaması göz önüne alındığında, implantlar karmaşık hareketler gerçekleştirebilmelidir. Bu hareketler SMP’ler gibi önceden belirlenmiş dönüşümü birden çok kez gerçekleştirebilen bir malzeme ile yapılmalıdır. Ek olarak, SMP’ler belirli koşullarla uyumlu oldukları için bireysel hastalar için gereklidir. Şekil hafızalı polimerler, tedavi sırasında istenmeyen komplikasyonları önleyebilen biyolojik olarak parçalanabilirlikleri nedeniyle biyomedikal uygulamalarda gelecekteki bir stratejidir. SMP’ler çok yönlü malzemeler olduğundan, umut verici potansiyel uygulamalarının bir sonucu olarak gelişmeye devam ediyorlar.
kaynak:
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2012/sm/c1sm06564e
https://asmedigitalcollection.asme.org/mechanismsrobotics/article/8/3/031014/441837/Self-Folding-of-Thick-Polymer-Sheets-Using
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]