زیست بسپار معادل فارسی واژه بیوپلیمر است که در زبان فارسی، پلیمر به بسپار ترجمه شده و بیو نیز به معنای زیست است.در واقع هر ماده پلیمری که در تماس با سلول ها یا بافت های یک موجود زنده قرار می گیرد، اگر سمی نباشد و دارای کارکرد زیستی باشد، زیست بسپار نامیده می شود. زیست بسپار ممکن است به صورت مستقیم یا غیرمستقیم بر روند رشد، تکثیر، تمایز و مرگ سلول ها اثرگذار باشد و عملکرد یک یا چندین بافت را تحت تاثیر قرار دهد.

بسپارها با صنایع و شیمی پیوندی جدانشدنی دارند اما پلیمر زیستی یا زیست‌ بسپار، نوع تازه و فناورانه ‌ای از پلیمرها به شمار می‌ رود که کاربردهایش را از صنعت، مواد غذایی، تا سلامت و حتی هنر گسترده‌ کرده‌ است.

مثلا پلی اورتان، پلی اتیلن و پلی متاکریلات ها برخی از انواع زیست‌ بسپارهای با ارزش افزوده بالا هستند که از مواد استخراجی از نفت تولید می شوند.بیشتر بسپارهای حاصل از گیاهان و جانوران مانند آلژینات، کیتوسان، سلولز، نشاسته و ژلاتین با توجه به منبع تهیه، می توانند به عنوان زیست بسپارهای تجدیدپذیر برای کاربردهای گوناگون از جمله صنایع غذایی، دارویی، پزشکی و … استفاده شوند.

متنوع و پرکاربرد

بسپارها به دو دسته بسپارهای طبیعی و بسپارهای مصنوعی تقسیم می‌شوند.البته بسپارها را به روش های مختلف دیگری نیز دسته بندی نیز می‌کنند که این دسته بندی بر اساس ساختار بسپار انجام شده است.

بسپارها از نظر اثرپذیری در برابر حرارت، به دو دسته گرمانرم‌ ها و گرماسخت ها تقسیم می‌ شوند. گرمانرم ها، پلیمرهایی هستند که در اثر گرم کردن ذوب می‌ شوند در حالی که گرماسخت ها، بسپارهایی هستند که در اثر گرما ذوب نمی‌ شوند بلکه در دماهای بسیار بالا به صورت برگشت ناپذیری تجزیه می‌ شوند. بسپارها دارای خواص ویسکو الاستیک است و منشا این پدیده گره خوردگی زنجیره‌ها در هم است.

پلیمرهای طبیعی

الیاف طبیعی از منابعی مانند پنبه، سیسال، کنف و منابع حیوانی مانند پشم، ابریشم و سایر الیاف به دست می‌آیند. الیاف طبیعی موجود در طبیعت عمدتا پلیمری هستند.پلیمرهای طبیعی مانند منابع گیاهی و حیوانی که از طبیعت به دست می آیند، تحت عنوان پلیمر طبیعی نامیده می شوند.موادی که برای زندگی بشر ضروری هستند و شامل نشاسته، سلولز، پروتئین و اسیدهای نوکلئیک هستند.این پلیمرها فرآیندهای مختلف بدن ما و حیوانات را در کنترل دارند که به نام زیست بسپار نامیده می شوند.

بسیاری از مواد مصنوعی هم­چون پلاستیک‌ ها، الیاف مصنوعی مانند نایلون و ریون، چسب‌ ها، شیشه و چینی، مواد پلیمری هستند.

کارآیی زیست ‌بسپارها در کشاورزی

زیست ‌بسپارها می‌توانند در صنعت کشاورزی به عنوان جاذب ‌های آب به کار بیایند؛ خاک‌ های ژله ‌ای نمونه ای از استفاده صنعتی این زیست پلیمرها در کشاورزی است.زیست‌ پلیمرها هم­چنین از کاربردهای تخصصی نیز برخوردار هستند و در پژوهش‌های زیستی، به عنوان بستر تولید کاتالیست‌ برای تهیه مواد دارویی و خالص ‌سازی که کاربرد پژوهشی، صنعتی و درمانی دارد، مورد استفاده قرار بگیرند.

در خدمت رهایش هدفمند دارو

یکی دیگر از کاربردهای زیست بسپارها، در حوزه سلامت است.جوهر زیستی، عنوانی کمتر شناخته شده از کاربرد پلیمرهای زیستی است که در ارتقای سلامت کاربرد دارد.جوهرهای زیستی می‌توانند با تولید فرآورده‌های مشابه بافت‌ ها، جایگزینی مطمئن، سازگار و کارآمد برای بافت های آسیب دیده به حساب بیایند.ضمن آن که در شکل نوین دارورسانی با استفاده از این مواد، رهایش هدفمند ماده دارویی صورت می‌ گیرد؛ فرآیندی که می تواند ضمن رساندن مستقیم، هوشمند و دقیق دارو به بافت مورد نظر، از مقدار داروی مورد نیاز و عوارض جانبی حاصل از سمیت دارو را برای بیمار بکاهد.

تولید بافت مصنوعی

در سال های اخیر مواد جایگزینی همچون آلژینات سولفات به عنوان راهی برای پژوهش‌های ناظر به درمان غضروف استفاده می شود که از کارکردهای توسعه یافته آن در آینده ‌ای نه چندان دور می‌ توان به تولید غضروف‌‌ مصنوعی اشاره کرد.

داربست‌ های زیستی یکی دیگر از کاربردهای زیست پلیمرها و پرکاربرد در مهندسی بافت است.پوست مصنوعی حاوی چند لایه پلیمری سلول یکی دیگر از کارکردهای نوآورنه این مواد است.زیست ‌پلیمرها می‌توانند در کنار لایه های پوست قرار گرفته و با مشابهت بالا نسبت به پوست، کارکردش را شبیه سازی و جایگزین کند.

تولید پلی اورتان برای توسعه پژوهش در زمینه ساخت مواد پیشرفته‌ ای مانند عروق مصنوعی مورد استفاده است. رگ مصنوعی باید از خاصیت ارتجاعی، جهندگی و کشش برخوردار باشد که این فناوری با کمک زیست بسپارها ممکن شده است.

درمان آسیب دیدگی بافت ها

هیدوژل‌ های تزریقی یکی دیگر از حوزه های جذاب و فناورانه است که فناوری زیست‌ پلیمر، پایه و مقدمه آن به حساب می آید.جایگزینی هیدروژل ‌های تزریقی، درمان بسیاری از آسیب‌ های بافتی را بدون عارضه‌ های جراحی ممکن کرده است.برای درمان آسیب ها به طور مرسوم و معمول ناچار به انجام جراحی هستیم که علاوه بر شرایط سختی که بیمار تحمل می کند، لازم است بافت های دیگری نیز آسیب ببیند، که هیدروژل تزریقی چنین چالشی را برطرف می‌کند.

نوعی پلیمر زیستی از جلیک قهوه ای استحصال شده و پایه ای آبی دارد و به واسطه همین ویژگی، جذب مقادیر بالای آب را ممکن می کند.پس به واسطه مقدار زیادی که آب جذب می کند، به راحتی از سطح جدا می‌ شود و گزینه مناسبی برای پانسمان زخم است.

این موضوع باعث می‌شود چسبندگی آلژینات سولفات به سلول کم باشد و تولید پانسمان یا چسب زخم‌ های آلژیناتی، به ترمیم سریع و کم عارضه زخم‌ های حفره‌ ای، زخم پای دیابتی و زخم های عفونی کمک کند.چسبندگی گاز استریل به زخم عوارضی دارد و ممکن است مجددا موجب ایجاد زخم شود، اما پانسمان آلژیناتیک با ویژگی چسبندگی اندک، درمان زخم را سرعت می‌بخشد.

معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری با توجه به موضوع تحریم و نبود بسیاری از ابزارهای مهمی که با فناوری زیست بسپارها تولید می شوند، حمایت از طرح‌های فناورانه این حوزه را در اولویت های خود قرار داده است.

مرکز ارتباطات و اطلاع‌رسانی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری

#