Vad är biologiskt nedbrytbara polymerer

Vad är biologiskt nedbrytbara polymerer? Innan vi svarar på den här frågan, låt oss se vilka polymerer som först. De polymerer är substanserna med stora molekyler eller en kedja av molekyler. De kan vidare indelas i naturliga polymerer och syntetiska polymerer. Du kanske inte tror att alla växter och djur är gjorda av polymerer. Proteiner, DNA och cellulosa (ett slags protein i växter) är några av de polymerer vi kan hitta i levande varelser. Syntetiska polymerer är den mest använda typen av polymerer. Polyeten, PVC och syntetiskt gummi är exemplen på syntetiska polymerer. Det första problemet med att använda syntetiska polymerer är att de används för korta användningsområden, men de varar under lång tid eftersom syntetiska polymerer är av petrokemiska produkter. Denna situation leder till många miljöproblem såsom jorderosion, vattenförorening och giftig gasutsläpp.

Biologiskt nedbrytbara polymerer - Definition

Varje polymer är nedbrytbar. De bryts ned i massa, styrka och molekylvikt med tiden. De flesta polymerer som vi redan visste har en period på 100-1000 år att försämras helt. Specialiteterna i biologiskt nedbrytbara polymerer är att de bryts snabbt när de jämförs med icke-biologiskt nedbrytbara polymerer och deras biprodukter är miljövänliga (biokompatibla), såsom CO2, vatten, metan och oorganiska föreningar eller biomassa som lätt kan hävas av mikroorganismer.

Biologiskt nedbrytbara polymerer - Typer

Bionedbrytbara polymerer kan kategoriseras under två huvudämnen enligt deras bildningsmetod.

• Agro-polymerer

biomassa produkter

• Bio-polyestrar 

polymerer erhållna genom mikrobiella produktioner

konventionell syntes från bio-härledda monomerer

från oljeprodukter

Biomassa produkter kan delas upp igen i två underkategorier som polysackarider och proteiner. Agropolymererna erhålles från agro-material, såsom polysackarider. Polysackarider (komplexa kolhydrater) är de vanligaste makromolekylerna i biosfären. Stärkelse är den mest kända typen av polysackarider, som extraheras från spannmål och knölar. Chitin, Chitosan och Pectin är några andra typer av polysackarider. 

Den andra typen av agropolymerer är proteiner som är gjorda av aminosyror. Det viktigaste inslaget i proteiner är att de är förnybara. Proteinerna används ofta i livsmedelsindustrin. Sojaprotein, majsprotein och veteprotein är bland växtproteinerna och kasein, kollagen, gelatin och keratin är typerna av mycket använda animaliska proteiner. Laktatdehydrogenas, chymotrypsin och fumaras är de huvudsakliga bakterieproteinerna. Trots att dessa typer av polymerer huvudsakligen används i livsmedelsindustrin, hittade förpackningsindustrin inte ett sätt att ersätta konventionell plast med agropolymerer.

Biopolyestrar är den andra typen av de biologiskt nedbrytbara polymererna. De kan produceras antingen genom levande resurser och icke-levande resurser (syntetiska).

Exempel på biologiskt nedbrytbara polymerer 

Mjölksyra är en välkänd, allmänt använd biopolymer i många industrier. Den finns i två former som L-mjölksyra och d-mjölksyra. De kan produceras på två olika sätt, antingen biologiskt eller kemiskt. I den biologiska metoden görs kolhydratfermentationen av Lactobacillus (bakterier) eller svampar. Mjölksyra kan också framställas genom kemiska kedjereaktioner. Vi kan också uppleva denna reaktion i kroppen när vi har trötta muskler. Industriellt mjölksyra används huvudsakligen för att producera kosmetika.

Polydroxialkanoater (PHA) är en familj av intracellulära biopolymerer syntetiserade av många bakterier som intracellulära kol- och energilagringsgranuler. PHA används i industrin för förpackning och medicinsk på grund av deras biologiska nedbrytbarhet.

De flesta av de biologiskt nedbrytbara polymererna är delprodukter av petroleumresurser. Polykaprolakton, alifatiska sampolyestrar och aromatiska sampolyestrar är sådana typer av petroleumbaserade polyestrar. Alla dessa polyestrar är mjuka material vid rumstemperatur.

Biologiskt nedbrytbara polymerer i biomedicinska tillämpningar

Bionedbrytbara polymerer öppnade ett sätt att integrera med många medicinska problem som ett biokompatibelt material. Användning av biologiskt nedbrytbara polymerer inom det medicinska området är deras mindre skadliga egenskaper jämfört med andra material. Till skillnad från i allmänna tillämpningar av biologiskt nedbrytbara polymerer finns det många fakta att vara oroliga vid användning av biologiskt nedbrytbara som biomaterial. Dessa fakta är icke-toxicitet, steriliserbarhet, effektivitet och biokompatibilitet. Det är svårt att få reda på alla fakta i de flesta biologiskt nedbrytbara polymererna, men forskare, kliniker och ingenjörer har funnit vissa biologiskt nedbrytbara polymerer som används som biomaterial.

Biomaterial kontaktar direkt levande celler. Det finns två typiska användningsområden i biomaterial. Den första är biomaterial som bortskaffande produkter som blodpåse, katetrar och sprutor. Den andra användningen är som material som stödjer kirurgiska operationer. Det kan vara antingen för proteser för vävnadsutbyte, såsom lins-, tand- och bröstbyte eller som konstgjorda organ som artificiella hjärtan och artificiella njurar.

Det finns många kirurgiska användningsområden i biologiskt nedbrytbara polymerer. Den bioabsorberbara kvaliteten i biologiskt nedbrytbara polymerer används för bindning, tillslutning, separation, ställning och kapsling. De biologiskt nedbrytbara polymererna konsumeras för operationer för tätning och vidhäftning i vävnader. Vätsketyppolymerer används i detta fall. Omedelbart efter att vätskan applicerats på den defekta vävnaden blir vätskan gel och slutar blöda. När den defekta vävnaden läker kommer det gelade materialet långsamt att försämras och absorberas i kroppen. Samma steg sker i benfixering med hjälp av biologiskt nedbrytbara stift, skruvar och ledningar.

Läkemedelsleveranssystem använder biologiskt nedbrytbara polymerer för deras uppgift. Både invasiva och icke-invasiva metoder för läkemedelsleverans kan tas med i detta. I detta fall fungerar dessa polymerer bara som transportör och efter att ha levererat läkemedlet till önskad del absorberas de snabbt i kroppen utan skadlig effekt. Det enklaste fallet du kanske har sett är pilleröverdrag och beläggningar i olika färger. Läkemedlet ingår inuti omslaget och att locket ska utsöndras utan att påverka kroppen. Dessa omslag och beläggningar är gjorda av biologiskt nedbrytbara polymerer.

Biologiskt nedbrytbara polymerer - Sammanfattning

• Biologiskt nedbrytbara polymerer är de typer av polymerer som bryts ned inom kort och deras biprodukter är miljövänliga.

• Det är en bra lösning för miljöföroreningar som uppstod på grund av den icke nedbrytbara plasten.

• Det finns två huvudtyper av biologiskt nedbrytbara polymerer.

• De är agropolymerer och biopolyestrar.

• Numera biologiskt nedbrytbara polymerer används ofta i medicinska tillämpningar med tanke på deras biokompatibilitet.