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Intelligente Polymere oder auf Reize ansprechende Polymere

Intelligente Polymere oder auf Reize ansprechende Polymere sind Materialien, die aus Polymeren bestehen, die auf dramatische Weise auf sehr geringfügige Änderungen in ihrer Umgebung reagieren . Wissenschaftler, die natürliche Polymere untersuchen, haben gelernt, wie sie sich in biologischen Systemen verhalten, und verwenden diese Informationen nun, um ähnliche künstliche polymere Substanzen mit spezifischen Eigenschaften zu entwickeln. Diese synthetischen Polymere sind möglicherweise sehr nützlich für eine Vielzahl von Anwendungen, einschließlich einiger Anwendungen im Zusammenhang mit Biotechnologie und Biomedizin.

 

Wie intelligente Polymere verwendet werden

Intelligente Polymere werden immer häufiger eingesetzt, da Wissenschaftler etwas über die Chemie und die Auslöser lernen, die Konformationsänderungen in Polymerstrukturen hervorrufen, und Wege finden, diese zu nutzen und zu kontrollieren. Es werden neue Polymermaterialien chemisch formuliert, die spezifische Umweltveränderungen in biologischen Systemen erfassen und auf vorhersehbare Weise anpassen , was sie zu nützlichen Werkzeugen für die Arzneimittelabgabe oder andere Stoffwechselkontrollmechanismen macht.

In diesem relativ neuen Bereich der Biotechnologie scheinen die potenziellen biomedizinischen Anwendungen und Umweltanwendungen für intelligente Polymere unbegrenzt zu sein. Gegenwärtig ist die häufigste Verwendung von intelligenten Polymeren in der Biomedizin die gezielte Abgabe von Arzneimitteln.

 

Klassifizierung und Chemie intelligenter Polymere

Seit dem Aufkommen von Arzneimitteln mit  zeitgesteuerter Freisetzung stehen Wissenschaftler vor dem Problem, Wege zu finden, um Arzneimittel an eine bestimmte Stelle im Körper  abzugeben, ohne dass sie sich zuerst  in der stark sauren Magenumgebung zersetzen . Die Vorbeugung von Nebenwirkungen auf gesunde Knochen und Gewebe ist ebenfalls ein wichtiger Gesichtspunkt. Forscher haben Wege gefunden, intelligente Polymere zu verwenden, um die Freisetzung von Arzneimitteln zu kontrollieren, bis das Abgabesystem das gewünschte Ziel erreicht hat. Diese Freisetzung wird entweder durch einen chemischen oder einen physiologischen Auslöser gesteuert.

Lineare und Matrix-Smart-Polymere existieren mit einer Vielzahl von Eigenschaften in Abhängigkeit von reaktiven funktionellen Gruppen und Seitenketten. Diese Gruppen können auf pH-Wert, Temperatur, Ionenstärke, elektrische oder magnetische Felder und Licht reagieren. Einige Polymere sind durch nichtkovalente Bindungen reversibel vernetzt, die je nach äußeren Bedingungen brechen und sich neu bilden können. Die Nanotechnologie war von grundlegender Bedeutung für die Entwicklung bestimmter Nanopartikelpolymere wie  Dendrimere und Fullerene. die für die Arzneimittelabgabe eingesetzt wurden. Die traditionelle Einkapselung von Arzneimitteln wurde unter Verwendung von Milchsäurepolymeren durchgeführt. Neuere Entwicklungen haben die Bildung von gitterartigen Matrizen gesehen, die das interessierende Arzneimittel zwischen den Polymersträngen integriert oder eingeschlossen halten.

Intelligente Polymermatrizen setzen Arzneimittel durch eine chemische oder physiologische strukturverändernde Reaktion frei, häufig eine  Hydrolysereaktion  , die zur Spaltung von Bindungen und zur Freisetzung von Arzneimitteln führt, wenn die Matrix in biologisch abbaubare Komponenten zerfällt. Die Verwendung natürlicher Polymere ist künstlich synthetisierten Polymeren wie Polyanhydriden, Polyestern, Polyacrylsäuren, Poly (methylmethacrylaten) und Polyurethanen gewichen. Es wurde gefunden, dass hydrophile, amorphe Polymere mit niedrigem Molekulargewicht, die Heteroatome (dh andere Atome als Kohlenstoff) enthalten, am schnellsten abgebaut werden. Wissenschaftler steuern die Geschwindigkeit der Arzneimittelabgabe, indem sie diese Eigenschaften variieren und so die Abbaurate anpassen.

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