स्मार्ट पॉलिमर के लिए बायोमेडिकल एप्लीकेशन

प्राकृतिक पॉलिमर के उत्तेजना-उत्तरदायित्व को नकल करना

जीवित जीवों ( प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट और न्यूक्लिक एसिड ) में पाए जाने वाले प्राकृतिक पॉलिमर का अध्ययन करने वाले वैज्ञानिकों ने सीखा है कि वे जैविक कैसे व्यवहार करते हैं प्रणालियों के रूप में वे अपनी संरचनात्मक और शारीरिक भूमिकाएं करते हैं यह जानकारी विशिष्ट गुणों वाले समान मानवनिर्मित पॉलिमीरिक पदार्थों को विकसित करने और उनके पर्यावरण में परिवर्तनों पर प्रतिक्रिया करने के लिए को विकसित करने के लिए उपयोग की जा रही है

ये सिंथेटिक पॉलिमर विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए संभावित रूप से बहुत उपयोगी हैं जिनमें कुछ जैव प्रौद्योगिकी और बायोमेडिसिन से संबंधित हैं।

स्मार्ट पॉलिमर तेजी से अधिक प्रचलित हो रहे हैं क्योंकि वैज्ञानिकों ने रसायन विज्ञान के बारे में जानने के लिए और ट्रिगर किए हैं जो बहुलक संरचनाओं में गठनात्मक बदलाव लाते हैं और उनका लाभ उठाने और उन्हें नियंत्रित करने के तरीके तलाशते हैं। नई पॉलिमरिक सामग्रियां रासायनिक रूप से जैविक प्रणालियों में विशिष्ट विशिष्ट पर्यावरणीय परिवर्तन तैयार की जा रही हैं, और

एक पूर्वानुमानित तरीके से को समायोजित करती हैं- दवा वितरण या अन्य चयापचय नियंत्रण तंत्र के लिए उन्हें उपयोगी उपकरण बनाने के लिए -2 ->

स्मार्ट पॉलिमर का

गैर-रेखीय प्रतिक्रिया जो उन्हें इतना अनूठा और प्रभावी बनाता है संरचना और गुणों में एक महत्वपूर्ण परिवर्तन एक बहुत छोटा प्रोत्साहन द्वारा प्रेरित किया जा सकता है एक बार जब यह परिवर्तन होता है, तो कोई और बदलाव नहीं होता है, जिसका अर्थ है कि सभी पॉलीमर के दौरान पूर्ण एकरूपता के साथ पूर्वानुमानित सभी-या-कुछ भी नहीं होता है। पीएच, आयनिक ताकत, तापमान या अन्य ट्रिगर्स में मामूली बदलाव के कारण स्मार्ट पॉलिमर संरचना, चिपकने या पानी प्रतिधारण गुण बदल सकते हैं।

-3 ->

स्मार्ट पॉलिमर की प्रभावशीलता में एक और पहलू सामान्य तौर पर पॉलिमर की अंतर्निहित प्रकृति में है। उत्तेजनाओं में परिवर्तन के प्रत्येक अणु की प्रतिक्रिया की ताकत व्यक्तिगत मोनोमर इकाइयों के परिवर्तनों का समग्र है, जो अकेले कमजोर होगी।

हालांकि, इन कमजोर प्रतिक्रियाओं ने

सैकड़ों या हजारों बार बढ़ाया, जैविक प्रक्रियाओं को चलाने के लिए काफी बल बनाओ वर्गीकरण और रसायन विज्ञान

वर्तमान में, बायोमेडिसिन में स्मार्ट पॉलिमर के लिए सबसे प्रचलित उपयोग

विशेष रूप से लक्षित दवा वितरण है। समय पर जारी दवाओं के आगमन के बाद से, वैज्ञानिकों को शरीर में एक विशेष साइट पर ड्रग्स देने के तरीके खोजने की समस्या का सामना किया गया है बिना उन्हें पहले नीचा डालना अत्यधिक अम्लीय में पेट के वातावरण स्वस्थ हड्डी और ऊतकों को प्रतिकूल प्रभावों की रोकथाम भी एक महत्वपूर्ण विचार है। डिलीवरी सिस्टम वांछित लक्ष्य तक पहुंचने तक शोधकर्ताओं ने दवाओं के रिलीज को नियंत्रित करने के लिए स्मार्ट पॉलिमर का उपयोग करने के तरीके तैयार किए हैं। यह रिलीज किसी रासायनिक या शारीरिक ट्रिगर द्वारा नियंत्रित किया जाता है। रैखिक और मैट्रिक्स स्मार्ट पॉलिमर प्रतिक्रियाशील कार्यात्मक समूहों और साइड चेन के आधार पर विभिन्न प्रकार के गुणों के साथ मौजूद होते हैं। ये समूह पीएच, तापमान, ईओनिक ताकत, विद्युत या चुंबकीय क्षेत्र और प्रकाश के लिए उत्तरदायी हो सकते हैं। कुछ पॉलिमरों को गैर-सह-बंधन वाले बंधनों द्वारा उलटाव से क्रॉस-लिंक किया जाता है जो बाहरी स्थितियों के आधार पर टूट और सुधार कर सकता है। नैनोटेक्नोलॉजी कुछ नैनोपेक्टिकल पॉलिमर जैसे डेंड्रिमर और फुलरीन के विकास में मौलिक रहा है, जो दवा वितरण के लिए लागू किया गया है।

लैक्टिक एसिड पॉलिमर का उपयोग करके परंपरागत ड्रग इनकैप्सुलेशन किया गया है। अधिक हाल की घटनाओं ने जाली के समान मैट्रिक्स के गठन को देखा है जो बहुलक किस्में के बीच एकीकृत या फंसे ब्याज की दवा धारण करते हैं। स्मार्ट पॉलिमर मैट्रिक्स ड्रग्स को एक रासायनिक या शारीरिक संरचना-फेरबदल प्रतिक्रिया से रिलीज करते हैं, अक्सर एक हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया होती है जिसके परिणामस्वरूप बांडों को निकालने और दवा की रिहाई के रूप में मैट्रिक्स को बायोडिग्रेडेबल घटकों में टूट जाता है। प्राकृतिक पॉलिमर के उपयोग ने कृत्रिम रूप से संश्लेषित पॉलिमर जैसे पोलयनहाइड्राइड, पॉलीएस्टर्स, पॉलीअऍक्टीक एसिड, पॉली (मिथाइल मेथैक्र्रीलेट्स) और पॉलीयूरेथेंस का तरीका दिया है। हाइड्रोफिलिक, अनाकार, कम आणविक वजन वाली पॉलिमर युक्त ऊतक-सूजन (i। ई, कार्बन के अलावा परमाणु) सबसे तेज़ हो गए हैं वैज्ञानिकों ने इन गुणों को बदलकर दवा वितरण की दर को नियंत्रित किया है, इस प्रकार गिरावट की दर का समायोजन किया जाता है।

ग्राफ्ट-और-ब्लॉक

कॉपोलीमिर्स दो अलग-अलग पॉलिमर से मिलकर बनाये गये हैं। विभिन्न प्रतिक्रियाशील समूहों के साथ पॉलिमर के विभिन्न संयोजनों के लिए कई पेटेंट पहले से मौजूद हैं। उत्पाद दोनों व्यक्तिगत घटकों के गुण प्रदर्शित करता है जो स्मार्ट पॉलिमर संरचना में एक नया आयाम जोड़ते हैं और कुछ अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी हो सकते हैं। हाइड्रोफोबिक और हाइड्रोफिलिक पॉलिमर को क्रॉस-लिंकिंग के परिणामस्वरूप मिसेल जैसी संरचनाएं बनती हैं, जो कि जलीय माध्यम के माध्यम से रक्षात्मक रूप से दवा वितरण की सहायता कर सकती हैं, जब तक कि लक्ष्य स्थान पर स्थितियां दोनों पॉलिमरों के एक साथ टूटने के कारण नहीं होती हैं।

एक भ्रष्टाचार और अवरोध दृष्टिकोण एक आम बायोथेसिव पॉलिमर, पॉलीएक्लिक एसिड (पीएएएसी) के उपयोग से उत्पन्न समस्याओं को हल करने के लिए उपयोगी हो सकता है। पीएएसी मुकाबले सतहों का पालन करता है, लेकिन पीएच 7 पर तेजी से तेज हो जाएगा और बढ़ेगा। 4, जिसके परिणामस्वरूप अपनी मैट्रिक्स में फंसने वाली दवाओं की तेजी से रिलीज हुई। पीएएसी का एक संयोजन जो कि तटस्थ पीएच पर परिवर्तन के प्रति संवेदनशील है, एक अन्य पॉलिमर के साथ निवास समय को बढ़ा सकता है और दवा की रिहाई को धीमा कर सकता है, इस प्रकार जैवउपलब्धता और प्रभावशीलता में सुधार। हाइड्रोजेल

बहुलक नेटवर्क हैं जो पानी में भंग नहीं करते हैं, लेकिन

फूल या पतन जलीय वातावरण को बदलने में वे चरण पृथक्करण के लिए जैव प्रौद्योगिकी में उपयोगी होते हैं क्योंकि ये पुन: प्रयोज्य या पुन: प्रयोज्य होते हैं। प्रवाह को नियंत्रित करने, या पकड़ने और लक्ष्य संयुग्मों को जारी करने के नए तरीकों, हाइड्रोजल्स में जांच की जा रही है। विशिष्ट ऊतकों में ड्रग्स की डिलीवरी और रिलीज के लिए अत्यधिक विशेषीकृत हाइड्रोजल्स विकसित किए गए हैं। पीएएसी से बनाई गई हाइड्रोजल्स उनके बायोसोसिव गुणों और जबरदस्त अवशोषण के कारण विशेष रूप से आम हैं हाइड्रोजेल में एंजाइम स्थिरीकरण एक काफी अच्छी तरह से स्थापित प्रक्रिया है। रिवर्सरीज़ क्रॉस-लिंक्ड पॉलिमर नेटवर्क और हाइड्रोजल्स इसी तरह जैविक प्रणाली पर लागू हो सकते हैं, जहां लक्ष्य अणु द्वारा प्रतिक्रिया की जा रही है और रिहाई जारी होती है।

वैकल्पिक रूप से, एंजाइम प्रतिक्रिया के उत्पाद द्वारा प्रतिक्रिया को चालू या बंद किया जा सकता है यह अक्सर एंजाइम, रिसेप्टर या एंटीबॉडी को शामिल करके किया जाता है, जो हाइड्रोजेल में ब्याज के अणु को बांधता है। एक बार बाध्य होने पर, एक रासायनिक प्रतिक्रिया होती है जो हाइड्रोजेल से प्रतिक्रिया को ट्रिगर करती है। ट्रिगर ऑक्सीजन हो सकता है, ऑक्सीड्रॉडेक्टेज़ एंजाइम का उपयोग करके महसूस किया जा सकता है, या पीएच-सेंसिंग प्रतिक्रिया हो सकती है। उत्तरार्द्ध का एक उदाहरण ग्लूकोस ऑक्सीडेज और इंसुलिन की पीएच-प्रति संवेदनशील हाइड्रोगल में मिलाया जाता है। ग्लूकोज की उपस्थिति में, एंजाइम द्वारा ग्लूकॉनिक एसिड का गठन हाइड्रोजेल से इंसुलिन को जारी करता है।

प्रभावी रूप से काम करने के लिए इस तकनीक के दो मापदंड

एंजाइम स्थिरता

और तेजी से कैनेटीक्स (ट्रिगर हटाने के बाद ट्रिगर और वसूली के त्वरित प्रतिक्रिया) कई रणनीतियों को टाइप 1 डायबिटीज रिसर्च में परीक्षण किया गया है, जिसमें ऐसे समान प्रकार के स्मार्ट पॉलिमर शामिल हैं, जो रक्त ग्लूकोज के स्तर में परिवर्तन का पता लगा सकते हैं और इंसुलिन के उत्पादन या रिलीज को ट्रिगर कर सकते हैं। इसी तरह, अन्य शर्तों और रोगों के लिए दवा वितरण एजेंटों के समान हाइड्रोजल्स के कई संभावित अनुप्रयोग हैं। स्मार्ट पॉलिमर न सिर्फ दवा वितरण के लिए हैं उनकी संपत्तियां उन्हें विशेष रूप से बायोसेपरेशन के लिए उपयुक्त बनाती हैं

प्रोटीन शुद्ध करने में शामिल समय और लागत स्मार्ट पॉलीमर का उपयोग करके काफी कम हो सकता है जो मध्यम गुणों में परिवर्तन के जवाब में तेजी से प्रतिवर्ती परिवर्तन से गुजरती हैं। कई वर्षों से शारीरिक और आत्मीयता अलग-अलग और प्रतिरक्षकों में संयुग्मित प्रणाली का उपयोग किया गया है। बहुलक ढांचे में सूक्ष्म परिवर्तन द्रव की संरचना के रूप में प्रकट होते हैं, जिसका उपयोग हल से फँसा हुआ प्रोटीन को अलग करने में सहायता के लिए किया जा सकता है। ये प्रथाएं काम करती हैं जब एक प्रोटीन या अन्य अणु जो मिश्रण से अलग किया जाता है, बहुलक के साथ एक बायोकेनजुएट बनाती है और बहुलक के साथ उपजी हो जाती है जब इसके पर्यावरण में परिवर्तन पड़ता है। इस द्रव्य को मीडिया से हटा दिया जाता है, इस प्रकार संयुग्म के इच्छित घटक को शेष मिश्रण से अलग कर दिया जाता है। संयुग्म से इस घटक को निकालने पर बहुलक की वसूली और उसके मूल राज्य में वापसी पर निर्भर करता है, इस प्रकार इस तरह की प्रक्रियाओं के लिए हाइड्रोगल्स बहुत उपयोगी होते हैं। स्मार्ट पॉलिमर का उपयोग करने वाली जैविक प्रतिक्रियाओं को नियंत्रित करने के लिए एक और तरीका है कि लैगेंड या सेल बाइंडिंग साइट्स के करीब निर्मित बहुलक बाध्यकारी साइटों के साथ पुनः संयोजक प्रोटीन तैयार करना। तापमान और प्रकाश सहित विभिन्न प्रकार के ट्रिगर्स के आधार पर लिगैंड और सेल बाइंडिंग गतिविधि को नियंत्रित करने के लिए इस तकनीक का उपयोग किया गया है।

भविष्य के अनुप्रयोग

यह सुझाव दिया गया है कि पॉलिमर को विकसित किया जा सकता है जो कि

सीख और स्व-सही व्यवहार

समय के साथयद्यपि यह एक बहुत दूर की संभावना हो सकती है, निकट भविष्य में आने वाले अन्य अधिक व्यावहारिक अनुप्रयोग हैं। इनमें से एक स्मार्ट टॉयलेट का विचार है जो मूत्र का विश्लेषण करती है और स्वास्थ्य समस्याओं को पहचानती है। पर्यावरण जैव प्रौद्योगिकी में, स्मार्ट सिंचाई व्यवस्था भी प्रस्तावित की गई है। मिट्टी की नमी, पीएच और पोषक तत्वों के स्तर पर आधारित उर्वरक सांद्रता को नियंत्रित करने के लिए यह एक प्रणाली है जो अविश्वसनीय रूप से उपयोगी होगी। लक्षित दवा वितरण प्रणालियों के लिए कई रचनात्मक दृष्टिकोण जो कि उनके अद्वितीय सेलुलर परिवेश के आधार पर स्वयं-विनियमन भी जांच के अधीन हैं।

बायोमेडिसिन में स्मार्ट पॉलिमर के इस्तेमाल से जुड़े संभावित संभावित समस्याएं हैं। सबसे चिंतित शरीर में कृत्रिम पदार्थों की विषाक्तता या असंगति की संभावना है, जिसमें गिरावट उत्पादों और उप-उत्पादों शामिल हैं। हालांकि, इन बाधाओं को दूर किया जा सकता है, तो स्मार्ट पॉलिमर जैव प्रौद्योगिकी और बायोमेडिकल अनुप्रयोगों में भारी संभावनाएं हैं। सूत्रों का कहना है

युक एसएएच एट अल पीएच / पॉली के तापमान-उत्तरदायी पॉलिमर - ((एन, एन-डाइमिथाइलमिनो) एथाइल मेथैन्क्रिललैट-सह-एथिलैक्लीनमाइड)। मैक्रोमोलेकल्स 30 (22) 1 99 7: 6856-6859

_{पाटील एनवी स्मार्ट पॉलिमर बायोटेक फ्यूचर में हैं बायोप्रोसैस इंटरनेशनल 4 (8) 2006: 42-46}

स्टेटन पीएस, डिंग ज़ेड, होफ़मैन एएस स्मार्ट पॉलीमर-स्ट्रेप्टिविडिन संयुग्मित तरीके मोल बॉय। 283 2004: 37-44

मधुमेह के नियंत्रण के लिए Varshosaz जे इंसुलिन डिलिवरी सिस्टम एंडोक्राइन, मेटाबोलिक और इम्यून ड्रग डिस्कवरी पर हालिया पेटेंट 1 2007: 25-40