Wat zijn biologisch afbreekbare polymeren

Wat zijn biologisch afbreekbare polymeren? Voordat we deze vraag beantwoorden, laten we eerst zien wat polymeren zijn. De polymeren zijn de stoffen met grote moleculen of een reeks moleculen. Ze kunnen verder worden onderverdeeld in natuurlijke polymeren en synthetische polymeren. Je gelooft misschien niet dat alle planten en de dieren zijn gemaakt van polymeren. Eiwitten, DNA en cellulose (een soort eiwit in planten) zijn enkele van de polymeren die we in levende wezens kunnen vinden. Synthetische polymeren zijn het meest gebruikte type polymeren. Polyethyleen, PVC en synthetische rubber zijn de voorbeelden van synthetische polymeren. De eerste kwestie bij het gebruik van synthetische polymeren is dat ze worden gebruikt voor gebruik op korte termijn, maar ze gaan lang mee, omdat synthetische polymeren door producten van petrochemicaliën zijn. Deze situatie leidt tot veel milieuproblemen, zoals bodemerosie, waterverontreiniging en giftige gassen.

Biologisch afbreekbare polymeren - definitie

Elk polymeer is afbreekbaar. Ze degraderen in massa, kracht en moleculair gewicht met de tijd. De meeste van de polymeren die we al kenden, hebben een periode van 100-1000 jaar om volledig te worden afgebroken. De specialiteiten in biologisch afbreekbare polymeren zijn, ze worden snel afgebroken in vergelijking met niet-biologisch afbreekbare polymeren en hun bijproducten zijn milieuvriendelijk (biocompatibel), zoals CO2, water, methaan en anorganische verbindingen of biomassa die gemakkelijk kan worden weggevangen door micro-organismen.

Biologisch afbreekbare polymeren - Types

Biologisch afbreekbare polymeren kunnen worden ingedeeld in twee hoofdthema's volgens hun vormingsmethode.

• Agropolymeren

biomassaproducten

• Bio-polyesters 

polymeren verkregen door microbiële producties

conventionele synthese uit bio-afgeleide monomeren

van olieproducten

Biomassaproducten kunnen opnieuw worden onderverdeeld in twee subcategorieën zoals Polysaccharides and Proteins. De agro-polymeren worden verkregen uit agro-materialen zoals polysacchariden. Polysacchariden (complexe koolhydraten) zijn de meest voorkomende macromoleculen in de biosfeer. Zetmeel is het meest bekende type polysacchariden, die worden gewonnen uit granen en knollen. Chitine, chitosan en pectine zijn enkele andere typen polysacchariden. 

Het tweede type agro-polymeren zijn eiwitten die zijn gemaakt van aminozuren. Het belangrijkste kenmerk van eiwitten is dat ze hernieuwbaar zijn. De eiwitten worden veel gebruikt in de voedingsmiddelenindustrie. Soja-eiwitten, maïseiwitten en tarwe-eiwitten behoren tot de plantaardige eiwitten en Caseïne, Collageen, gelatine en keratine zijn de soorten extensief gebruikte dierlijke eiwitten. Lactaatdehydrogenase, chymotrypsine en fumarase zijn de belangrijkste bacteriële eiwitten. Hoewel deze soorten polymeren vooral in de voedingsmiddelenindustrie worden gebruikt, vond de verpakkingsindustrie nog steeds geen manier om conventionele kunststoffen te vervangen door agro-polymeren..

Bio-polyesters zijn het tweede type van de biologisch afbreekbare polymeren. Ze kunnen zowel door levende hulpbronnen als door niet-levende hulpbronnen (kunststoffen) worden geproduceerd.

Voorbeelden van biologisch afbreekbare polymeren 

Melkzuur is een bekend, veel gebruikt biopolymeer in veel industrieën. Het bestaat in twee vormen als L-melkzuur en d-melkzuur. Ze kunnen op twee verschillende manieren worden geproduceerd, hetzij biologisch hetzij chemisch. In de biologische methode wordt de fermentatie van koolhydraten uitgevoerd door Lactobacillus (bacteriën) of schimmels. Melkzuur kan ook worden geproduceerd door middel van chemische kettingreacties. We kunnen deze reactie ook in ons lichaam ervaren als we vermoeide spieren hebben. Industrieel melkzuur wordt hoofdzakelijk gebruikt voor de productie van cosmetica.

Polyhdroxyalkanoaten (PHA) zijn een familie van intracellulaire biopolymeren die door veel bacteriën worden gesynthetiseerd als intracellulaire koolstof- en energieopslaggranules. PHA's worden gebruikt in de farmaceutische en farmaceutische industrie vanwege hun biologische afbreekbaarheid.

De meeste van de biologisch afbreekbare polymeren zijn bijproducten van aardoliebronnen. Polycaprolacton, alifatische co-polyesters en aromatische co-polyesters zijn dergelijke typen op petroleum gebaseerde polyesters. Al deze polyesters zijn zachte materialen bij kamertemperatuur.

Biologisch afbreekbare polymeren in biomedische toepassingen

Biologisch afbreekbare polymeren opende een manier om te integreren met veel medische problemen als een biocompatibel materiaal. Het gebruik van biologisch afbreekbare polymeren in het medische veld is hun minder schadelijkheid in vergelijking met andere materialen. Anders dan bij algemene toepassingen van biologisch afbreekbare polymeren, zijn er veel feiten waar het om gaat bij gebruik van de biologisch afbreekbare als biomaterialen. Deze feiten zijn niet-toxiciteit, steriliseerbaarheid, effectiviteit en biocompatibiliteit. Het is moeilijk om alle feiten van de meeste biologisch afbreekbare polymeren te achterhalen, maar wetenschappers, clinici en ingenieurs hebben bepaalde biologisch afbreekbare polymeren gevonden die kunnen worden gebruikt als biomaterialen.

Biomaterialen leggen rechtstreeks contact met levende cellen. Er zijn twee typische toepassingen in biomaterialen. De eerste is biomaterialen als verwijderingsproducten zoals bloedzakken, katheters en spuiten. Het tweede gebruik is als materiaal dat chirurgische operaties ondersteunt. Het kan een prothese zijn voor weefselvervanging zoals vervanging van lenzen, tand en borst of als kunstmatige organen zoals kunstmatige harten en kunstmatige nieren..

Er zijn veel chirurgische toepassingen in biologisch afbreekbare polymeren. De bio-absorbeerbare kwaliteit in biologisch afbreekbare polymeren wordt gebruikt voor binding, sluiting, scheiding, scaffold en capsulatie. De biologisch afbreekbare polymeren worden gebruikt voor operaties voor afdichting en hechting aan weefsels. Vloeistoffolymeren worden in dit geval gebruikt. Onmiddellijk na het aanbrengen van de vloeistof op het defecte weefsel, zal de vloeistof gel worden en stoppen met bloeden. Wanneer het defecte weefsel geneest, zal het gegeleerde materiaal langzaam afbreken en in het lichaam absorberen. Dezelfde stappen gebeuren bij botfixatie met behulp van biologisch afbreekbare pennen, schroeven en draden.

Medicijnafgiftesystemen gebruiken biologisch afbreekbare polymeren voor hun taak. Zowel invasieve als niet-invasieve methoden voor medicijnafgifte kunnen hierin worden betrokken. In dit geval werken deze polymeren gewoon als een transportmiddel en na toediening van het medicijn aan het gewenste deel zullen ze snel in het lichaam absorberen zonder een schadelijk effect. Het eenvoudigste geval dat je misschien hebt gezien, is de pilbedekking en de coatings in verschillende kleuren. Het medicijn is opgenomen in de hoes en die hoes moet worden uitgescheiden zonder het lichaam aan te tasten. Deze deksels en coatings zijn gemaakt van biologisch afbreekbare polymeren.

Biologisch afbreekbare polymeren - samenvatting

• Biologisch afbreekbare polymeren zijn de soorten polymeren die in korte tijd degraderen en hun bijproducten milieuvriendelijk zijn.

• Het is een goede oplossing voor de milieuverontreiniging die optreedt als gevolg van de niet-afbreekbare kunststoffen.

• Er zijn twee hoofdtypen biologisch afbreekbare polymeren.

• Het zijn agro-polymeren en bio-polyesters.

• Tegenwoordig worden biologisch afbreekbare polymeren veel gebruikt in medische toepassingen, gelet op hun bio-compatibiliteit.