Was sind biologisch abbaubare Polymere

Was sind biologisch abbaubare Polymere? Bevor wir diese Frage beantworten, sollten wir zuerst sehen, was Polymere sind. Das Polymere sind die Substanzen mit großen Molekülen oder einer Molekülkette. Sie können weiter unterteilt werden natürliche Polymere und synthetische Polymere. Sie glauben vielleicht nicht, dass alle Pflanzen und Tiere aus Polymeren bestehen. Proteine, DNA und Cellulose (eine Art Protein in Pflanzen) sind einige der Polymere, die wir in Lebewesen finden können. Synthetische Polymere sind die am häufigsten verwendeten Polymertypen. Polyethylen, PVC und Synthesekautschuk sind Beispiele für synthetische Polymere. Bei der Verwendung von synthetischen Polymeren geht es vor allem darum, dass sie nur für kurze Zeit genutzt werden. Sie halten jedoch lange Zeit, da synthetische Polymere von Produkten der Petrochemie stammen. Diese Situation führt zu vielen Umweltproblemen wie Bodenerosion, Wasserverschmutzung und Emission toxischer Gase.

Biologisch abbaubare Polymere - Definition

Jedes Polymer ist abbaubar. Sie bauen sich mit der Zeit in Masse, Stärke und Molekulargewicht ab. Die meisten Polymere, die wir bereits kannten, haben einen Zeitraum von 100-1000 Jahren, um vollständig abgebaut zu werden. Die Spezialitäten in biologisch abbaubaren Polymeren sind im Vergleich zu nicht biologisch abbaubaren Polymeren schnell abbaubar und ihre Nebenprodukte sind umweltfreundlich (biokompatibel) wie CO2, Wasser, Methan und anorganische Verbindungen oder Biomasse, die leicht von Mikroorganismen abgefangen werden.

Biologisch abbaubare Polymere - Typen

Biologisch abbaubare Polymere lassen sich nach ihrer Bildungsmethode in zwei Hauptkategorien einteilen.

• Agropolymere

Biomasseprodukte

• Bio-Polyester 

Polymere, die durch mikrobielle Produktion erhalten werden

herkömmliche Synthese aus biologisch abgeleiteten Monomeren

aus Ölprodukten

Biomasseprodukte können wiederum in zwei Unterkategorien wie Polysaccharide und Proteine ​​unterteilt werden. Die Agropolymere werden aus Agro-Materialien wie Polysacchariden erhalten. Polysaccharide (komplexe Kohlenhydrate) sind die am häufigsten vorkommenden Makromoleküle in der Biosphäre. Stärke ist die bekannteste Art von Polysacchariden, die aus Getreide und Knollen gewonnen werden. Chitin, Chitosan und Pektin sind andere Arten von Polysacchariden. 

Der zweite Typ von Agropolymeren sind Proteine, die aus Aminosäuren bestehen. Das wichtigste Merkmal von Proteinen ist, dass sie erneuerbar sind. Die Proteine ​​sind in der Lebensmittelindustrie weit verbreitet. Sojaprotein, Maisprotein und Weizenprotein gehören zu den pflanzlichen Proteinen, und Casein, Kollagen, Gelatine und Keratin sind die Arten von extensiv verwendeten tierischen Proteinen. Laktatdehydrogenase, Chymotrypsin und Fumarase sind die Hauptproteine ​​der Bakterien. Obwohl diese Arten von Polymeren hauptsächlich in der Lebensmittelindustrie verwendet werden, hat die Verpackungsindustrie keinen Weg gefunden, herkömmliche Kunststoffe durch Agropolymere zu ersetzen.

Bio-Polyester sind die zweite Art der biologisch abbaubaren Polymere. Sie können sowohl durch lebende Ressourcen als auch durch nicht lebende Ressourcen (Kunststoffe) hergestellt werden.

Beispiele für biologisch abbaubare Polymere 

Milchsäure ist ein bekanntes und in vielen Branchen weit verbreitetes Biopolymer. Es existiert in zwei Formen als L-Milchsäure und D-Milchsäure. Sie können auf zwei verschiedene Arten hergestellt werden, entweder biologisch oder chemisch. Bei der biologischen Methode wird die Kohlenhydratfermentation durch Lactobacillus (Bakterien) oder Pilze durchgeführt. Milchsäure kann auch durch chemische Kettenreaktionen hergestellt werden. Wir können diese Reaktion auch bei müden Muskeln in unserem Körper erleben. Industriell wird Milchsäure hauptsächlich zur Herstellung von Kosmetika verwendet.

Polyhydroxyalkanoate (PHA) sind eine Familie intrazellulärer Biopolymere, die von vielen Bakterien als intrazelluläres Kohlenstoff- und Energiespeichergranulat synthetisiert werden. PHAs werden aufgrund ihrer biologischen Abbaubarkeit in der Verpackungsindustrie und im medizinischen Bereich eingesetzt.

Die meisten biologisch abbaubaren Polymere sind Unterprodukte von Erdölvorkommen. Polycaprolacton, aliphatische Copolyester und aromatische Copolyester sind solche Typen von Polyestern auf Erdölbasis. Alle diese Polyester sind bei Raumtemperatur weiche Materialien.

Biologisch abbaubare Polymere in biomedizinischen Anwendungen

Biologisch abbaubare Polymere eröffnen eine Möglichkeit, sich als biokompatibles Material mit vielen medizinischen Themen zu integrieren. Die Verwendung biologisch abbaubarer Polymere im medizinischen Bereich ist im Vergleich zu anderen Materialien weniger schädlich. Im Gegensatz zu allgemeinen Anwendungen von biologisch abbaubaren Polymeren gibt es viele Fakten, die bei der Verwendung der biologisch abbaubaren Materialien als Biomaterialien zu berücksichtigen sind. Diese Tatsachen sind Toxizität, Sterilisierbarkeit, Wirksamkeit und Biokompatibilität. Es ist schwierig, alle Fakten über die meisten biologisch abbaubaren Polymere herauszufinden. Wissenschaftler, Kliniker und Ingenieure haben jedoch festgestellt, dass bestimmte biologisch abbaubare Polymere als Biomaterialien verwendet werden können.

Biomaterialien berühren direkt lebende Zellen. In Biomaterialien gibt es zwei typische Anwendungen. Das erste sind Biomaterialien als Entsorgungsprodukte wie Blutbeutel, Katheter und Spritzen. Die zweite Verwendung ist als Material zur Unterstützung chirurgischer Operationen. Es kann sich dabei entweder um Prothesen zum Gewebeersatz wie Linsen-, Zahn- und Brustersatz oder um künstliche Organe wie künstliche Herzen und künstliche Nieren handeln.

Es gibt viele chirurgische Verwendungen in biologisch abbaubaren Polymeren. Die bioabsorbierbare Qualität von biologisch abbaubaren Polymeren wird zum Verbinden, Schließen, Trennen, Gerüst und Kapselung verwendet. Die biologisch abbaubaren Polymere werden für chirurgische Eingriffe zum Versiegeln und Anhaften an Geweben verwendet. In diesem Fall werden flüssige Polymere verwendet. Unmittelbar nach dem Auftragen der Flüssigkeit auf das defekte Gewebe wird die Flüssigkeit geliert und hört auf zu bluten. Wenn das defekte Gewebe abheilt, wird das gelierte Material langsam abgebaut und vom Körper absorbiert. Die gleichen Schritte finden bei der Knochenfixierung mit biologisch abbaubaren Stiften, Schrauben und Drähten statt.

Drug Delivery-Systeme verwenden für ihre Aufgabe biologisch abbaubare Polymere. Dabei können sowohl invasive als auch nichtinvasive Methoden der Medikamentenabgabe berücksichtigt werden. In diesem Fall fungieren diese Polymere nur als Transporter, und nachdem sie das Medikament an den gewünschten Teil abgegeben haben, werden sie schnell und ohne schädliche Wirkung in den Körper gelangen. Der einfachste Fall, den Sie vielleicht gesehen haben, sind die Pillenabdeckungen und die Beschichtungen in verschiedenen Farben. Das Medikament befindet sich in der Abdeckung und diese Abdeckung sollte ausgeschieden werden, ohne den Körper zu beeinträchtigen. Diese Abdeckungen und Beschichtungen bestehen aus biologisch abbaubaren Polymeren.

Biologisch abbaubare Polymere - Zusammenfassung

• Biologisch abbaubare Polymere sind die Arten von Polymeren, die sich in kurzer Zeit abbauen und deren Nebenprodukte umweltfreundlich sind.

• Es ist eine gute Lösung für die Umweltverschmutzung durch die nicht abbaubaren Kunststoffe.

• Es gibt zwei Hauptarten von biologisch abbaubaren Polymeren.

• Sie sind Agropolymere und Biopolyester.

• Heutzutage werden biologisch abbaubare Polymere unter Berücksichtigung ihrer Biokompatibilität häufig in medizinischen Anwendungen eingesetzt.