Polimerler, doğaları gereği sentetik plastikler gibi endüstriyel malzemelerden biyo polimerlere kadar uzanan çok yönlü bir malzeme grubudur. Sentetik veya doğal olarak meydana gelen özellikleri, kurucu monomerlerin doğasına, sırasına, uzunluğuna ve yapılarında içerdikleri bağların türüne bağlıdır. Geçen 20 yıl içinde, yeni polimer grubunun şekil hafızası ve kendi kendine katlanma gibi ilginç özellikler sergilediği kabul edilmiştir. Bu özellikleri sergileyen polimerler artık biyomedikal alan ve ilaç dağıtımındaki potansiyel uygulamaları için yoğun araştırma konusudur.
![Kendinden Katlanan Polimerler]()
Kendinden Katlanan Polimerler
Kendinden Katlanan PolimerlerKendinden katlama, bir malzemenin dış etkiler olmadan katlanıp açılma yeteneğidir. Ayrıca, insan kontrolü gibi herhangi bir dış müdahale olmaksızın, kendi kendine katlanma, kendi kendine montaj mekanizmasına bağlanabilir. Bu mekanizmalar, spiral, tüp ve silindirik tüpler haline gelmek için katlanabilen, kıvrılabilen veya sarılabilen desenli şablonlar veya ince filmler olabilir. Kendi kendine katlanma kendiliğinden veya ışık, pH, sıcaklık, manyetik alan veya çözücü gibi uyaranlara yanıt olarak meydana gelebilir. Kendinden katlanan filmler, farklı uyaranlara duyarlı olan çeşitli polimerlerdir. Bu polimerler ve dış sinyallere yanıt vererek katlanabildiklerinden son zamanlarda çekici hale gelmiştir. Pek çok polimer, özelliklerini pH ve sıcaklık ile değiştirebilir. Biyoteknolojik uygulamalar için, biyolojik olarak parçalanabilen ve biyouyumlu polimerler uygun seçimlerdir ve sıklıkla karşılaşılırlar. Ayrıca polimerler, geri dönüşümlü katlamalı sistemlerin tasarımına izin veren önemli ve geri dönüşümlü hacim değişikliklerine uğrayabilir. Termo tepkisel kendiliğinden katlanan filmler, çözeltilerde düşük kritik çözelti sıcaklığını (LCST) gösteren polimerlerin sürekli ısıl genleşme, erime şekli bellek geçişi kullanılarak tasarlanabilir.
Luchnikov vd. bir poli (4-vinil piridin) (P4VP) tabakasının üstünde bir polistiren (PS) tabakasından oluşan bir polimer çift tabakanın, silikon gofret veya diğer alt tabakalar üzerindeki cilalı yüzey üzerinde oluştuğunu bildirmiştir. Bu sistemde yuvarlanma, piridin halkalarının protonasyonu nedeniyle P4VP’nin bir asidin su solüsyonunda şişmesi nedeniyle elde edilir. Ionov’un başka bir çalışmasında, şişme nedeniyle kendi kendine yuvarlanma gözlemlenmiştir. Tamamen biyolojik olarak parçalanabilen polisüksinimid, polimer çift tabakaları ile kendi kendine yuvarlanma tepkisi gösterir. Ve bu, mikrotüplerin oluşumuyla sonuçlanır. Ionov vd. yağlı bir sıvıyı kapsülleyebilen poli kopolimeri ve poli kopolimerinden oluşan kendi kendine katlanan bir polimerik çift tabakayı bulmuştur. Bu yeni geliştirilen çift katman, anizotropik bir kapsül olarak ifade edilebilir ve polimer film katmanlarının şişme farkından dolayı katlanma davranışı gözlemlenir. Kendi kendini iyileştiren materyaller ve ilaç dağıtım tasarımı, bu yaklaşımın olası uygulama alanlarına sahiptir.
Ionov vd. farklı uyaranlara karşı iki farklı termoreponsif polimerik çift tabakalı davranış seti incelemiştir. Polimerik çift tabakalar, hidrofobik veya rastgele kopolimer olan bir pasif tabaka olarak seçilmiş ve aktif tabaka, termoreponsif hidrojeldir. Isıya duyarlı hidrojeller, artan veya azalan sıcaklığa şişme ve büzülme tepkisi gösterirken, pasif katmanlar aktif katmanın şişmesini önler. Bu şekilde, üniform olmayan genişleme veya daralma davranışı elde edilir. Diğer bir deyişle şişlik nedeniyle katlanma ve açılma görülebilir. Huang vd. bireysel hastalar için özelleştirilmiş yerleştirilebilir, geri çekilebilir ve biyolojik olarak parçalanabilir implant cihazları için iyi kullanımlar sağlayacak ısıya duyarlı bir poli laktik asit (PLA) yapısı geliştirmiştir. Lee vd. gelişmiş muko yapışma, ilaç koruması ve hedeflenen çok yönlü uygulama sağlayabilen kendi kendine katlanan oral uygulama cihazını geliştirmiştir. Cihaz, arka katman, katlanabilir bir çift katman ve ilaçlarla hapsedilmiş bir muko yapışkan katmandan oluşan üç katmandan oluşur. Şişen çift katman, vücut sıvısıyla temas sırasında şişen pH duyarlı hidrojel çapraz bağlı poli (metilakrilik asit) (PMAA) ‘dan yapılmıştır. Şişmeyen katman ise poli (hidroksietil metakrilat) (PHEMA)’ dır ve bağırsakta ilaç sızıntısını en aza indirmek için difüzyon bariyeri görevi görür. İki tabakaya muko yapışkan ilaç tabakası eklendiğinde, kendiliğinden katlanan cihaz önce mukusa bağlanır. Ve daha sonra iki tabakalı yapının farklı şişmesi nedeniyle mukusun içine kıvrılır, bu da muko yapışmanın artmasına yol açar.
Helisel burulma, tersinir katlanma ve desenli kırışıklıklar gibi karmaşık deforme edici davranışlar sergileyebilen sıcaklığa bağlı sıvı kristal elastomer-polistiren çift katmanlar Agrawal ve ekibi tarafından geliştirilmiştir. Bunlar film kalınlığını ve genel en boy oranını değiştirerek özelleştirme sağlanmıştır. Huck vd. tuz ilavesine ve pH değişikliklerine yanıt verebilen mikro ölçekli, yarı 2D kompozit nesnelerin imal edildiğini bildirmiştir. Schenning vd. pH veya sıcaklığa tepki gösteren sıvı kristal polimer filmlerden yapılmış akordeon benzeri çizgili aktüatörler geliştirmiştir. Bu aktüatörler tıbbi sistemlerde ve mikrorobotiklerde kullanılmıştır. Park ve ekibi tarafından başka bir sıvı kristal şekli hafızalı aktüatör, geliştirilmiştir. UV’ye maruz kalan ve kalmayan taraflar arasında farklı şişme davranışı göstermektedir.
Işığın neden olduğu grafen oksit ve poli (vinilideneflorür-hekzafloropropilen) (PVDF-HFP) nanokompozit filmler Yu ve ekibi filmlerde grafen oksidin fototermal etkisi ve PVDF-HFP’nin şekil hafızası etkisi gözlemişlerdir. Bu davranış, görünür ışıkla çalıştırılan tam plastik cihazlar için iyileştirilebilir. Ionov vd. tek eksenli boru şekilli gözeneklere sahip kendinden montajlı gözenekli iskeleler geliştirmiştir. Hidrofopik ve hidrofilik polimer içeren dikdörtgen polimer çift katmanlar üreterek, çift katmanların pH’a bağlı yuvarlanmasını gözlemlemiştir. Ayrıca, bu çift tabakalar kendi kendine montajı kontrol edebilir. Şekil hafızalı polimerler, geçiş sıcaklıklarının altında soğutularak bir deformasyon uygulandıktan sonra şeklini sabitleyebilen akıllı malzemeler sınıfıdır. Daha sonra, yukarıdaki geçiş sıcaklığının yeniden ısıtılmasıyla, orijinal şekle şekil geri kazanımı gözlemlenir. Polimer malzemeden veya ağ bazlı polimerlerle harmanlanarak üretilebilirler.
Mükemmel biyouyumlulukları nedeniyle SMP’ler, ilaç dağıtım sistemi olarak şekil hafızalı polimerlere sahip polimer vasküler stentler, akıllı cerrahi sütür, bir kan damarındaki pıhtıları gidermek için lazerle etkinleştirilen SMP mikroaktüatörler ve minimum düzeyde implantlar gibi biyomedikal uygulamaların umut verici yapı taşlarıdır. invaziv cerrahi. Mükemmel biyouyumlulukları nedeniyle SMP’ler, invaziv cerrahide biyomedikal uygulamaların umut verici yapı taşlarıdır ve bunlar aşağıdaki gibidir:
• İlaç dağıtım sistemleri olarak şekil hafızalı polimerlere sahip polimer vasküler stentler,
• Akıllı cerrahi sütür,
• Bir kan damarındaki pıhtıları gidermek için lazerle etkinleştirilen SMP mikroaktivatörler 
• Minimum implantlar
Günümüzde klinik uygulamalarda SMP gelişimi hızla devam etmektedir. Tıbbi cihazların ötesinde biyomedikal uygulamaların geliştirilmesi, şekil hafızalı polimerlerin uyumlu malzemelerle harmanlanmasıyla elde edilebilir. Minimal invaziv cerrahi uygulaması dikkate alındığında, implantların karmaşık hareketler yapabilmesi gerekir. Bu hareketler, SMP’ler gibi önceden belirlenmiş vardiyayı defalarca gerçekleştirebilen bir malzeme ile yapılmalıdır. Ayrıca, belirli koşullara karşı uyumlu olduklarından, SMP’ler bireysel hastalar için gerekli olur. Şekil hafızalı polimerler, biyolojik olarak parçalanabilirlikleri nedeniyle biyomedikal uygulamalarda tedavi sırasında istenmeyen komplikasyonları önleyebilecek bir gelecek stratejisi olarak kabul edilmektedir. SMP’ler çok yönlü malzemeler olduğundan, gelecek vaat eden potansiyel uygulamalarının bir sonucu olarak gelişmeye devam etmektedir.
Kaynakça:
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2012/sm/c1sm06564e
https://asmedigitalcollection.asme.org/mechanismsrobotics/article/8/3/031014/441837/Self-Folding-of-Thick-Polymer-Sheets-Using
Yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu