پلیمرهای مصنوعی، بیولوژیکی و ترکیبی برای کاربردهای پزشکی متعدد استفاده می‌شوند. طیف گسترده ای از پلیمرهای مختلف در دسترس است، و آنها مزیت بیشتری دارند که می توانند از نظر خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی در طیف وسیعی برای مطابقت با نیازهای کاربردهای خاص تنظیم شوند. کاربرد پلیمرهای مصنوعی در مصارف پزشکی موضوع مورد بررسی پکیلون می باشد. این مقاله مروری مختصر در مورد معرفی و پیشرفت‌های پلیمرها در پزشکی به طور کلی ارائه می‌کند. نشان داده شده است که پلیمرهای زیست پزشکی نه تنها شامل مواد حجیم، بلکه پوشش‌ها و نانوحامل‌های دارویی برای داروها نیز هستند. 

پلیمر چیست؟

اصل اساسی پلیمرها، یعنی مجموعه های متعدد از واحدهای ساختاری ساده برای تشکیل یک سازه سه بعدی، توزیع گسترده ای در تمام سیستم های بیولوژیکی دارد. این محدوده از رشته‌های درون سلولی و اسکلت سلولی از طریق پروتئین‌های ساختاری ماتریکس خارج سلولی نرم و ماتریس‌هایی با عملکرد مکانیکی در رباط‌ها یا غضروف‌ها تا کراتین پوست و مو در سطح انسان با محیط و حشرات می‌توانند پلیمرهای ابریشم را حتی برای ساختارهای خارجی تولید کنند، زیرا نوع ساختار این پلیمر‌ها به شکلی طراحی شده که به فرایند تخریب پلیمر آنها سرعت ببخشد و یا سرعت آن را کم کند. چنین پلیمرهای طبیعی مانند شاخ، مو یا سلولز توسط انسان از ابتدای دوران جوانی مورد استفاده قرار گرفته اند و در پزشکی کاربرد پیدا کرده اند، به عنوان مثال: برای ماده بخیه طولانی مدت.

پلیمرهای مصنوعی چیست؟

پلیمرهای مصنوعی ساخته دست بشر تقریباً به اندازه پلیمرهای طبیعی هستند، اگرچه بیشترین پیشرفت در توسعه تنها در جنگ جهانی دوم آغاز شد. پلیمرهای تازه توسعه یافته به سرعت وارد کاربردهای پزشکی شدند، مانند پلی استرها و پلی آمیدها به عنوان مواد بخیه مصنوعی. پلیمرهای مصنوعی به دلایل مختلف برای کاربردهای فنی و پزشکی جذابیت بالایی به دست آوردند.

طیف گسترده ای از خواص فیزیکی و شیمیایی را می توان بر اساس واحدهای مونومر، واکنش پلیمریزاسیون و تشکیل کوپلیمرهای متشکل از اجزای مختلف در غلظت های قابل تنظیم به دست آورد. فن‌آوری‌هایی برای سنتز و شکل‌گیری دستگاه‌های شکل پیچیده نیز بیشتر ایجاد شده‌اند. این نوع پلیمرها عمدتاً دارای خواص ساختاری و مکانیکی هستند. خودتقویت مکانیکی با ادغام الیاف جهت دار از همان ماده در ماتریس به دست می آید.

 همچنین خواص مکانیکی بسیار پیشرفته ای وجود دارد، مانند پلیمرهای حافظه دار، که می توانند آزادانه تغییر شکل داده و بر اساس محرک خاصی که می تواند pH، دما، میدان مغناطیسی یا نور باشد، به شکل اولیه خود بازگردند. آن‌ها در پزشکی در دستگاه‌های دارورسانی، استنت‌های عروقی، بخیه‌ها، دستگاه‌های برداشتن لخته، برای آنوریسم یا انسداد مجرای شریانی و درمان ارتودنسی که در جاهای دیگر بررسی شده است، کاربرد پیدا کردند.

علاوه بر خواص مکانیکی، از ویژگی های عملکردی خاص پلیمرها نیز استفاده می شود. غشاهای نیمه تراوا از بیوپلیمرها (سلولز) یا پلیمرها برای همودیالیز یا به عنوان سیستم های دارورسانی استفاده می شوند. تورم یا فروپاشی منافذ غشاء در پاسخ به pH، دما یا سایر محرک‌ها منجر به ایجاد غشاهایی برای انتشار داروی پاسخگو می‌شود.

کاربرد پلیمرهای مصنوعی در مصارف پزشکی

انواع عملکردی پلیمرها برای کاربردهای زیست پزشکی تکامل یافته اند. پلیمرهای زیست تخریب پذیر به طور ایده آل تنها تا زمانی که عملکرد خود را انجام می دهند در بدن باقی می مانند و سپس بدون نیاز به مداخله جراحی دوم ناپدید می شوند. تثبیت ارتوپدی و تقویت رباط انگیزه اصلی پلیمرهای زیست تخریب پذیر بود. از دهه ۱۹۹۰ استنت های عروقی به عنوان کاربرد اصلی هدف توسعه یافتند. این پلیمرهای تجزیه پذیر بیشتر برای تحویل داروها همراه با تخریب ناشی از ریزحامل ها یا کاربردهای ماکروسکوپی مورد استفاده قرار گرفته اند. مثال دیگر این نوع پلیمر، پلی‌اتیلن ایمین است که در تولید لوازم آرایشی و بهداشتی مرتبط با پوست کاربرد فراوانی دارد.

پلیمرهای مصنوعی و تجزیه کننده هیدرولیتیک برای بسیاری از کاربردها به عنوان سیستم رهاسازی دارو یا ایمپلنت ترجیح داده می شوند، زیرا تخریب آنها از بیمار به بیمار دیگر و برای مکان های مختلف کاشت نسبتاً ثابت است. در مقابل این، تجزیه آنزیمی حالت تخریب معمولی پلیمرهای زیستی است. این حالت تخریب برای داربست ها در مهندسی بافت و به عنوان جایگزینی برای ماتریکس خارج سلولی مورد بررسی قرار می گیرد، جایی که مایل است با گردش آنزیمی فیزیولوژیکی ماتریکس خارج سلولی ناپدید شوند. 

عوامل نگران کننده پلیمرهای مصنوعی

نگرانی‌های مربوط به واکنش‌های ایمونولوژیک در برابر پلیمرهای با منشأ بیولوژیکی و تکرارپذیری محدود دسته به دسته، باعث تغییر به سمت پلیمرهای بیوهیبریدی شد، جایی که پلیمرهای مصنوعی با عملکردهای بیولوژیکی مانند تخریب آنزیمی، پیوند با مولکول‌های چسبنده سلولی و عوامل رشد پیوند خورده‌اند که همگی باید از هومینگ تمایز و تکثیر سلول های خاص بافت پشتیبانی کنند. 

همچنین سفتی پلیمرهای داربست برای مطابقت با بافت هدف تنظیم می شود تا تمایز سلولی مناسب را پشتیبانی کند. پلیمرهایی که تجزیه می شوند یا به شرایط محیطی واکنش نشان می دهند به عنوان مواد کاربردی توجه ویژه ای به خود جلب کردند. پاسخگویی به محرک‌های فیزیکی مانند استرس مکانیکی، الکتریسیته، تغییرات دما یا تابش نور و ترکیبی از آنها می تواند برای تحریک ترشح دارو توسط محرک های خارجی استفاده شود.

محرک‌های شیمیایی و بیوشیمیایی

 اما پلیمرها همچنین می‌توانند روی محرک‌های شیمیایی و بیوشیمیایی داخلی مانند pH، داروها، متابولیت‌ها، آنتی‌ژن‌ها یا غلظت آنزیم‌ها و غیره واکنش نشان دهند. به طور مستقل به وضعیت فیزیولوژیکی پاسخ می دهد. تنظیمات مناسب حتی هموستاز کنترل شده با بازخورد گلوکز خون ، غلظت اورات  یا انعقاد را امکان پذیر می کند. در این کاربردهای پیشرفته، پلیمرها معمولاً به عنوان مواد حجیم وجود ندارند. آنها به عنوان پوشش بر روی دستگاه های زیست پزشکی، یا به عنوان میکرو و نانوکره برای دارورسانی هدفمند تشکیل می شوند.

پوشش‌ها ممکن است پوشش‌های همگن بدون ساختار، پوشش‌های متقاطع، برس‌های پلیمری یا لایه‌به‌لایه لایه‌های رسوب‌شده باشند.  ذرات کروی می‌توانند شامل کلوئیدهای جامد، دندریمرها، میسل‌ها، نانوژل‌ها، کپسول‌ها یا ذرات هسته-پوسته باشند.

توجه: برای آشنایی بیشتر و استعلام قیمت میلگرد پلی‌اتیلن به فروشگاه پکیلون مراجعه فرمایید.

خلاصه مطلب در باب پلیمرهای مصنوعی

علیرغم طیف گسترده فعلی پلیمرهای موجود در زیست پزشکی، اغلب برآورده کردن تمام الزامات یک دستگاه به طور همزمان به روشی مقرون به صرفه دشوار است. علاوه بر این، برخی از انواع پلیمرها مشکلات ذاتی دارند: پلیمریزاسیون معمولاً یک فرآیند آماری است و کنترل توزیع وزن مولکولی برای واکنش‌های شیمیایی مختلف متفاوت است.

در حالی که پلیمرها به این ترتیب عمدتا غیر سمی هستند، نگرانی های مکرری در مورد باقی مانده مونومرهای باقی مانده از پلیمریزاسیون ناقص و سایر اجزای قابل شستشو مانند محصولات تخریب، محصولات کمکی و نرم کننده ها وجود دارد. آنها نیاز به آزمایش فشرده پلیمرها قبل از انتقال به کاربرد بالینی دارند.