Smarta polymerer eller stimulerande polymerer

Smarta polymerer eller stimulus-responsiva polymerer är material som består av polymerer som svarar på en dramatisk till mycket små förändringar i deras miljö. Forskare som studerar naturliga polymerer har lärt sig hur de beter sig i biologiska system och använder nu den informationen för att utveckla liknande konstgjorda polymera substanser med specifika egenskaper. Dessa syntetiska polymerer är potentiellt mycket användbara för en mängd olika tillämpningar, inklusive vissa relaterade till bioteknik och biomedicin.

Smarta polymerer blir alltmer vanliga, eftersom forskare lär sig om kemi och triggers som leder till konformationsförändringar i polymerstrukturer och utformar sätt att dra fördel av och kontrollera dem. Nya polymera material är kemiskt formulerade som känner av specifika miljöförändringar i biologiska system och justeras på ett sätt som är förutsägbart

, vilket gör dem användbara verktyg för läkemedelsleverans eller andra metaboliska kontrollmekanismer.

På detta relativt nya område inom bioteknik verkar de potentiella biomedicinska tillämpningarna och miljöanvändningen för smarta polymerer vara obegränsade. För närvarande är den vanligaste användningen av smarta polymerer i biomedicin för specifikt riktade läkemedelsleveranser. Klassificering och kemi av smarta polymerer

Sedan adventen av

läkemedel med tidsbegränsad frisättning

har forskare ställts inför problemet med att hitta sätt att leverera droger till en viss plats i kroppen

utan att de först försämras i den mycket sura magen.

Förebyggande av skadliga effekter på friska ben och vävnader är också ett viktigt övervägande. Forskare har utformat sätt att använda smarta polymerer för att kontrollera frisättningen av droger tills leveranssystemet har nått det önskade målet. Denna frisättning styrs av antingen en kemisk eller fysiologisk utlösare. Smarta polymerer med linjär och matris finns med olika egenskaper beroende på reaktiva funktionella grupper och sidokedjor. Dessa grupper kan vara mottagliga för pH, temperatur, jonstyrka, elektriska eller magnetiska fält och ljus. Vissa polymerer är reversibelt tvärbundna av icke-kovalenta bindningar som kan bryta och reformera beroende på yttre förhållanden. Nanoteknik har varit grundläggande för utvecklingen av vissa nanopartikelpolymerer, såsom dendrimerer och fullerener, som har tillämpats för läkemedelsavgivning. Traditionell läkemedelsinkapsling har gjorts med användning av mjölksyrapolymerer. Nyare utveckling har visat bildandet av gitterliknande matriser som håller läkemedlet av intresse integrerat eller infångat mellan polymersträngarna.

Smarta polymermatriser frisätter droger genom en kemisk eller fysiologisk strukturändringsreaktion, ofta en hydrolysreaktion som resulterar i klyvning av bindningar och frisättning av läkemedel, när matrisen bryter ner i biologiskt nedbrytbara komponenter. Användningen av naturliga polymerer har givit sätt till artificiellt syntetiserade polymerer såsom polyanhydrider, polyestrar, polyakrylsyror, poly (metylmetakrylater) och polyuretaner. Hydrofila, amorfa polymerer med låg molekylvikt innehållande heteroatomer (dvs andra atomer än kol) har visat sig bryta ned snabbast.

Forskare kontrollerar graden av läkemedelsavgivning genom att variera dessa egenskaper och därmed justera graden av nedbrytning.