پلیمرهای شبیه بیو مولکول

گروهی از bioinspiredpolymers همراه با گروهی از محققان Department of Energy’s Ames Laboratory مطالعاتی را در طبیعت به منظور پی بردن به چگونگی شکل دهی و عمل کرد شبه پروتئین ها ، مایعات و DNA  آغاز کردند، فهمیدن این نکته که چگونه بلوکهای پلیمری انحلال پذیر قادرند خود را جمع کنند، توانست بطور بالقوه آنها را به استفاده های مختلف نظیر کنترل آزاد سازی سیستمهایی برای نگهداری ورساندن داروها یا ژنهای درمانی راهنمایی کند.

مطالعات انجام شده بر روی پلیمرهای پنتابلوک (پلیمرهایی که شکل آنها بصورت پنج زنجیر متصل بهم است)نشان دادند که هر حلقه شامل ۲ بلوک کاتیونی (دارای بار مثبت) ، ۲ بلوک هیدروفیلیک( آبدوست) ویک بلوک هیدروفوبیک است. بدلیل آبدوست بودن، بلوکهای هیدروفوبیک مرکزرشته را تشکیل می دهند بلوکهای هیدروفیلیک در کنار آن و بلوکهای کاتیونی به دور آن قرار می گیرد. به این شکل زنجیره  در محلول که بطور دسته ای باشند مایسل می گویند، و بلوکهای هیدروفوبیک در مرکز این مایسل ها جای دارند.

این پلیمر ها از این لحاظ مورد توجه اند که به تغییرات pH و دما عکس العمل نشان می دهند. مثلا اگر دما بالا رود مایسل ها بیشتردور هم جمع می شوند و به شکل پلیمر ژل شده در می آیند. در یک عکس العمل ساده اگر pH افزایش یابد قابلیت هیدروفوبیکی بلوک های کاتیونی افزایش می یابد که به ژل شدن کمک میکند. گروهی هم بر روی اینکه چگونه عکس العمل پلیمرها در برابر تغییرات pH و دما سریع تر عمل کند کار کردند.

نمونه هایی را در اتان مایع  غوطه ور و به سرعت آنرا سرد کردندکه باعث از هم گسیختگی ساختار کریستالی پلیمر شد . همچنین آنها در مراحل مختلف تحت شرایط کنترل شده شاهد ژل شدن پلیمر بودند. آنها از    x-ray   در حین کار برای اندازه گیری پراکندگی استفاده کردند.

ساختار نشان داده شده راهنمایی بود برای اینکه پلیمر ها چگونه در طبیعت به محرکها عکس العمل نشان می دهند که متشابها بیومولکولها آن عکس العمل را نشان می دهند.موادی که مسئول تغییرات زیاد هستند، به طور زیرکانه ای با تغییر ساختمان شیمیایی عکس العمل نشان می دهند.اما مشکل اینجاست که نمی شود پروتئین ها و مواد مشابه بیومولکولها را بدون تخریب ایزوله کرد.

بیو مولکولها اغلب بصورت ذرات بشدت ریزی وجود دارند. وبسیار ضعیف هستند. جدا کردن آنها از یک منبع باعث تغییر ماهیت یا صدمه به آن می شود. پلیمرهایی که بر روی آنها مطالعه شده پایداری خوبی دارندو همیشه در دسترس هستند بنابراین براحتی قابل مطالعه هستند.

کار با پلیمرها بسیار آسانتر میباشد لذا پلیمرها بالقوه برای رساندن داروها برای درمان مناسبند. برای مثال آنزیم های گلوکز (انسولین) می توانند به پلیمر بچسبند و یک ترکیب حساس به تغییرات گلوکز در بدن دهد. این ترکیب در دمای اتاق محلول است و می شود به بدن تزریق شود و باید به جایی از بدن تزریق شود که دمای بدن در آن نقطه بالا باشد تا بصورت ژل در آید. در نتیجه زمانی که Ph بدن افت کرد پلیمر متورم می شود و انسولین آزاد می گردد.