Çok sayıda monomer adı verilen küçük moleküllerin birleşmesi ile oluşturulan büyük moleküller (polimerler) hayatımızda büyük bir yere sahiptir. Arabamızın lastiklerinden mutfak malzemelerine, ilaç kapsüllerinden ameliyat ipliklerine kadar birçok ürün polimer dediğimiz büyük moleküllerden oluşur. Günümüzde konu ile ilgili çalışmalar yürüten araştırmacılar bu ürün yelpazesini daha da genişleterek geleceğe aktarma peşindedir. Yıldız polimerler olarak isimlendirilen polimerler yeni bir takım özellikleri sayesinde molekül araştırmacılarının ilgisini çekmektedir.

Yıldız polimerlerin özellikleri ve kullanım alanlarını daha iyi kavramak için öncelikle dallanmış, çapraz bağlı ve doğrusal olan polimerik yapıları kavramak gerekir. Monomerlerin birbirleri ardına dizilmesi ve uzun ve düz zincirler oluşturması doğrusal polimerleri meydana getirir. Bu düz zincirlere bir takım kollar bağlandığında dallanmış moleküller elde edilir. Bu düz ve dallanmış olan molekül zincirleri aralarında oluşturulan çapraz bağlar ile biri diğerine tutunabilirse üç boyutlu olan bir yapı elde edilir. Bu yapı çapraz bağlanmış polimerlerdir. Polimerin sertliği bu çapraz bağın sayısı ile doğru orantılı olarak artmaktadır. Sert plastikler çapraz bağı yoğun olarak içeren yüksek ağırlıklı polimerlerdir. Çapraz bağ sayısının ayarlanması ile istenilen sertlikte polimer elde edilebilir.

Yukarıda sözü edilen dallanmış ya da doğrusal olan yapılar yıldız polimerlerinden oldukça farklıdır. Yıldız polimerlerinde bunların aksine merkezlerinde tek bir çekirdek bulunmaktadır. Doğrusal polimer zincirleri ise bu merkezi çekirdeğe bağlanarak üç boyutlu bir molekül oluşturur. Aynı ya da farklı uzunlukta olan polimer zincirleri olacağı gibi tamamen farklı olan monomer yapılardan da oluşabilir. 1948 yılında ilk yıldız polimer polikondenzasyon yöntem ile sentezlenmiştir. O tarihten bu yana polistiren, polibutadien, poliizopiren ve polietilenglikol gibi birçok polimer yıldız polimer olarak sentezlenmiştir. Fakat polimerlerin eczacılık ve tıp alanında kullanımının giderek artması yıldız polimerlerin sentezinin ivme kazanmasını sağlamış ve özellikle son altı yıl içerisinde konu üzerine yapılan araştırma ve makalelerde büyük artış gözlenmiştir. Yıldız polimerler diğer polimerlerden farklı olan yapısı sayesinde değişik nitelikler kazanmaktadır. Küçük olan bir hacimde aşırı miktarlarda fonksiyonel grup yoğunlukları vardır.

Polimerin farklı moleküller ile reaksiyona girme özelliği fonksiyonel grup sayısında artışı da beraberinde getirmektedir. Doğrusal yapıdaki polimerler ile fonksiyonel gruplar etmek için kısa zincirler kullanma gereksinimi mekanik özellikleri olumsuz etkiler. Çapraz bağlanmış olan yıldız polimerlerde bile hala çok sayıda fonksiyonel molekül grubu serbest olarak bulunur. Bu gruplar farklı moleküller ile birleşme özelliğini devam ettirmesini sağlar. Bu polimerlerin sentezlenmesi de diğer polimerler ile farklılıklar taşımaktadır. Sentez yöntemleri içeri ve dışarı doğru şeklinde iki ana gruba ayrılırlar.

İçeri doğru olan polimer sentez yönteminde ön polimerleşmesi gerçeklemiş olan kollar hazırlanır ve sonrasında çekirdeğe bağlanır. Diğer yöntemde ise ilkin üzerinde fonksiyonel grup sayısı çok olan çekirdek sentezlenir ve bu grup üzerinden kol polimerizasyonu gerçekleşir. Kollar içerden dışarı doğru sentezlendiği için bu şekilde adlandırılır. Bu durum çoğu kez anyonik ve katyonik şeklinde de sınıflandırılır.

Kontrollü ilaç tüketiminde kullanılan akıllı hidrojel fonksiyonalitesi uyarıya verilen cevabın hassaslığı açısından önemlidir. Ortam ile etkileşime girecek olan grup sayısı fonksiyonel grup sayısı ile orantılı olarak artar ve bu sayede daha hassas sistemler oluşturulur. Üç grup kendi aralarında değiştirilerek yeni işlevsel özellikler de elde edilebilir.
Günümüzde süper güçlü yapıştırıcılar, kimyasal ya da biyolojik molekül tayin ediciler yıldız polimerlerin fonksiyonalitesi düzenlenilerek elde edilir. İlaç salım sistemlerinin ivme kazanması açısından mikro ya da nano partikül taşıyıcılar şeklinde de kullanılırlar. Bu yapıların çok sayıda olan serbest kolları sayesinde ilaç, hücre, enzim ya da antikor immobilizasyonunda kullanıma elverişlidir. Bu sayede çok sıkışık bir hacimde yoğun biyolojik ajan elde edilebilir. Oksijeni geçirebilen yıldız polimerler, kontak lenslerin yumuşak uygulamaları için de kullanılır. Kağıt ya da tekstil ürünlerinin dışsal niteliklerinin iyileştirilmesi de yıldız polimerlerinin uygulama alanlarından biri olarak gösterilebilir. Bu yüzeylerin niteliklerinin değiştirilip kolay su çekmemesi ya da kirlenmemesini sağlayan florlu yıldız polimer kaplamaları kullanılmaktadır. Yüzey niteliklerinin arttırılmasında çok iyi sonuçlar vermiştir.

Günümüzde yıldız polimerlerinin en ümit vadedici kullanım alanlarından biri de moleküler baskılamadır. Moleküler baskılamada ilaç, enzim, protein gibi bir hedef molekül varlığında polimerizasyon işlemi gerçekleştirilir. Ve bu hedef moleküller polimerden uzaklaştırıldıktan sonra arta kalan yeni polimer, hedef molekül için üzerinde özel bağlanma noktaları taşır. Bu uygulamanın hidrojellerde istenilen seçiciliği vermediği gözlenmiştir. Fakat doğrusal polimerlerden farklı olan yapıları nedeniyle yıldız polimerler bu uygulama için daha uygun moleküllerdir. Ünlü araştırmacı Keys yaptığı bir takım çalışmalar sayesinde yıldız polimerlerin, hidrojellerin uygun bir biçimde baskılanmasına imkan tanıdığını ortaya koymuştur. Yıldız polimerler etkili bir molekül baskılanmasını sağlarken çapraz bağ sayısını sabit tutmuştur. Son durumda elde edilmiş olan hidrojeller baskılaması yapılan ilacı diğer benzer ilaçlardan ayırt edebiliyordu. Bu ümit vadeden sonuçların gölgesinde konu ile ilgili araştırmalar büyük bir ivme kazanarak sürdürülmektedir.

Kaynakça:
http://www.ijpsnonline.com/Issues/1675_full.pdf
http://polymer.zju.edu.cn/attachments/2009-12/01-1261456351-29438.pdf

Yazar: Taner Tunç

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here