دانلود رایگان ترجمه مقاله پلیمرهای هوشمند و کاربرد آن ها به عنوان مواد زیستی

مقاله انگلیسی رایگان

ترجمه فارسی رایگان 

بخشی از ترجمه فارسی:

چکیده
سیستم های زنده به محرک های خارجی با سازش خود در برابر شرایط در حال تغییر پاسخ می دهند. دانشمندان پلیمر در حال تلاش برای تقلید و پیروی از این رفتار به مدت دو دهه اخیر بوده و پلیمر هایی موسوم به پلیمرهای هوشمند تولید کرده اند. پلیمر های هوشمند، پلیمرهایی هستند که در پاسخ به تغییرات خارجی کوچک در شرایط محیطی نظیر درجه حرارت، اسیدیته، نور، میدان الکتریکی و مغناطیسی، فاکتورهای یونی و مولکول های زیستی تحت بار های شیمیایی، فیزیکی بزرگ و برگشت ناپذیر قرار می گیرند. پلیمرهای هوشمند دارای کاربرد های بسیار مفیدی در زمینه بیوشیمی به عنوان سیستم های تحویل عوامل درمانی، مهندسی یافت، پشتیبانی از کشت سلولی، ابزارهای تفکیک زیستی، و سیستم های سنجنده و محرک می باشند. این فصل بر پلیمرهای حساس به اسیدیته و درجه حرارت و نیز کاربرد های اخیر آن ها به عنوان مواد زیستی در سیستم های دارورسانی و مهندسی بافت متمرکز است. مواد حساس به محرک مضاعف نیز به دلیل پتانسیل بالای خود در زمینه درمان زیستی ارائه خواهند گردید.
لغات کلیدی: پلیمر های حساس به محرک، دارورسانی، مهندسی بافت.
مقدمه
سیستم های پلیمری حساس به نحرک یا هوشمند، پلیمرهایی هستند که می توانند بر تغییرات فزاینده خواص در پاسخ به تغییرات کوچک در محیط غلبه کنند. مهم ترین سیستم های از نقطه نظر درمان زیستی، سیستم های حساس به اسیدیته و درجه حرارت می باشند. بدن انسان در امتداد دستگاه گوارشی خود و نیز در برخی مناطق خاص نظیر بافت ها و مناطق توموری یا بخش های زیر سلوللی تحت تغییرات اسیدیته قرار می گیرند.پلیمر های حساس حرارتی با مقدار T بحرانی نزدیک به مقدار فیزیولوژیک یعنی پلی ( N- ایزوپروپیل آکریلایمید) دارای نقش های مهمی در زمینه زیست درمانی می باشند که در این مقاله نشان داده خواهند شد.
فعل و انفعالات پلیمر-پلیمر و پلیمر-حلال ( حلال در کاربرد های زیست درمانی عمدتا آب خواهد بود) حاکی از وجود تعدیل مجدد ناگهانی در طیف های کوچک اسیدیته یا درجه حرارت بده و این را می توان به حالت گذر زنجیره ای بین حالت های فشرده و آزاد سیم پیچ تفسیر کرد. در رابطه با پلیمر های حساس به اسیدیته، عنصر کلیدی سیستم، وجود مواد بازی و یا اسیدی ضعیف قابل یونیزه در ساختار آب گریز می باشد. با یونیزه شدن، زنجیره های پیچشی به طور فزاینده ای به دفعه های الکترواستاتیک بارهای تولید شده (انیون ها و کاتیون ها) پاسخ می دهد.
پلیمرهای حساس به حرارت دارای یک تعادل آب دوست – آب گریز در ساختار خود می باشند و تغییرات دمایی کوچک حول درجه حرارت بحرانی موجب فروپاشی زنجیره ها و یا افزایش پاسخ در برابر تعدیلات جدید فعل و انفعالات آب دوست و آب گریز بین زنجیره های پلیمری و محیط آبی می شود.
پاسخ ماکروسکوپی پلیمر بساتگی به حالت فیزیکی زنجیره ها دارد که می توانید آن را در جدول 2 مشاهده کنید. در صورتی که زنجیره های ماکرومولکولی به صورت خطی و قابل انحلال باشند، محلول از حالت تک فازی به دو فازی به دلیل رسوب پلیمر تغییر می کند.
هافمن و همکاران در یک پروژه مفصل ، اثبات کردند که عمل یک گیرنده آنزیمی را می توان زمانی تعدیل کرد که این نوع پلیمر به محل فعال خود نزدیک بوده و یا الحاق شده باشد. آن ها قادر به روشن خاموش کردن گیرنده با استفاده از تغییر بین حالت مولکول های فشرده و آزاد بودند(2). پلیمر های حساس به دما و اسدییته که بر تغییرات موقت بین شرایط فیزیولوژیک فائق می آیند( 37 درجه و اسیدیته فیزیولوژیکی) به عنوان سیستم های قابل تزریق مهاجم شناخته شده اند. سیستم های محلول را به آسانی می توان تزریق کرد، با این حال آن ها در محیط آزاد رسوب کرده و یا به صورت ژل در می آیند و تشکیل پیوند مفیدی برای سیستم های دارورسانی(DDS) یا کاربرد های مهندسی بافت می دهند.(3-6).
جدول1: اشکال فیزیکی زنجیره های پلیمری هوشمند همراه با نوع پاسخی که آن ها می دهند و نمونه هایی از کاربرد های احتمالی آن ها

هیدروژل های برگشت پذیر سول-ژل معمولا توسط هم بسپارها(کو پلیمرها) ی بلوکی یا پیوندی نظیر پلارونیکس ها و آن چه که اخیرا گزارش شده است یعنی پلی استر قابل تجزیه پذیر زیستی PEO(PLGA-PLLA-PCL) تشکیل می شوند. این سیستم ها قبلا در بازار به عنوان سیستم های محلول های قابل تزریق مهاجم حداقل وجود داشته اند( BST-Gel از بیوسینتک و ReGel از ماکرومود). کوپلیمر های بلوکی یا پیوندی دارای دیگر انواع به غیر از پلیمرهای محلول هستند که در فرایند رسوب میسل تشکیل می شوند(7-8). این رفتار ارتباط تنگاتنگی با سول ژل های برگشت پذیر دارند زیرا در برخی موارد میسل ها به عنوان اشکال اصلی ژله مطرح می شوند.
اگر پلیمر حساس بخشی از شبکه پیوسته نامحدود باشد، سازمان دهی مجدد زنجیره به معنی قرار گرفتن ژل بیت حالت انبساطی و فروریخته و حالت چروکیده و متورم خواهد بود(شکل 1). اختلاف بین این دو حالت می توان دارای دامنه بزرگی باشد. این رفتار برای تهیه DDS پالس دار بسیار مطلوب بوده است( 9-10).
شکل 1: طرحی شماتیک از ژل در حالت های متورم و چروکیده. خطوط و نقطه ها به ترتیب نشاندهنده زنجیره های پلیمری و نقاط کراس لینک می باشند.

تغییرات سطحی با این نوع پلیمر ها موجب تهیه سطوح حساس شده که این سطوح رفتار کاملا متفاوتی را در پاسخ به یکی از این تغییرات کوچک در پارامتر های زیست محیطی نشان می دهند. ممکن است این سطوح از حالت آب گریز به حالت آب دسوت تغییر کنند(11-14) و و در صورتی که غشا تحت تغییرات و اصلاح شمیایی قرار گیرد، ممکن است اندازه خلل و فرج آن تغییر کند(15-17).
با توجه به این طرح کلی، بافت های مختلف در این فصل مورد بررسی قرار می گیرند که تحت تعدیلات و تغییرات این پاسخ ها( تغییرات دمایی و حرارتی، سرعت تغییر) با کنترل ساختار زنجیره های پلیمری قرار می گیرند. لذا اظهارات و توصیه هایی در خصوص کارایی پلی اکشن ها جهت حمل و تحویل ژن ها نیز مورد بحث و بررسی قرار خواهد گرفت. توجه خاصی بایستی به پلیمر های هوشمند حساس به محرک یا پلیمر هایی که همزمان قادر به پاسخ به دو پارامتر اسیدیته و دما می باشند مبذول گردد.
پلیمر های حساس به اسیدیته: ملاحظات کلی
پلیمر های حساس به اسیدیته، پلی الکترولیت هایی هستند که در ساختار خود دارای گروه های بازی یا اسیدی ضعیف می باشند که پروتون ها را در پاسخ به تغییرات محیطی اسیدیته پذیرش یا آزاد می کنند. گروه های اسیدی و بازی روی پلی الکترولیت ها همانند گروه های تک اسیدی یا تک بازی تحت یونیزاسیون قرار می گیرند. با این حال، یونیزاسیون کامل روی پلی الکترولیت ها به دلیل اثرات الکترواستاتیک اعمال شده توسط دیگر گروه های یونیزه مجاور بسیار سخت است. این موجب به وجود آمدن ثابت های انفصال Ka کاملا متفاوت از تک باز ها یا تک اسید ها می شود.