معرفی چند کاربرد نانوپلیمرها

روکش دارو

یکی از طبقه‌های بزرگ سیستم رهایش دارو، موادی هستند که جهت محافظت دارو به هنگام انتقال در بدن به صورت روکش، دارو را دربرمی‌گیرند. این مواد عبارتند از: لیپوزوم و پلیمرها که در ابعاد میکرو به کار می‌روند.

هنگامی که مواد روکش به صورت نانوذرات ساخته شوند، دارای سطحی بزرگ‌تر با همان حجم، اندازه منافذ ریزتر، حلالیت بهتر و خواص ساختاری متفاوت خواهند بود. این عوامل سبب نفوذ و تخریب بهتر غلاف خواهد شد.

اخیراً دانشمندان در حال بررسی ساخت سیستم‌های رهایش دارو بر اساس نانوذارت می‌باشند. به طور مثال آن‌ها در درمان تومورهای مغزی؛ از نانوذرات استفاده کرده‌اند. داروی ضدتومور به ذرات یک نانوپلیمر به نام بوتیل‌سیانو‌ (PBCA) می‌چسبد و با پلی‌سوربات 80 روکش می‌شود.

 حامل‌های دارو

طبقه دیگری از سیستم‌های رهایش دارو که فناوری نانو راه‌کارهای جالبی در آن ارائه داده است؛ نانوموادی هستند که دارو را به محل مورد نظر در بدن هدایت می‌کنند.

یکی از نانوموادی که مورد توجه می‌باشد؛ درخت‌سان است. درخت‌سان یک مولکول پلیمری با شاخه‌های جانبی می‌باشد که اولین بار توسط دون تومالیا (Don tomalia) کشف شد. محققان از این ماده جهت رسیدن به مواد ژنتیکی یا از بین بردن تومور درون سلول‌ها بدون نیاز به پاسخ سریع، استفاده می‌کنند. این ویژگی به دلیل اندازه کوچک درخت‌سان‌ها و ساختار شاخه‌ای آن‌هاست.

---

 مواد قابل کاشت در بدن

یکی از کاربردهای نانوپلیمرها، تهیه مواد زیست‌سازگار جهت ترمیم و جای‌گذاری بافت‌های انسانی می‌باشد. به طور مثال؛ نانوپلیمرهایی مانند پلی‌وینیل‌الکل (PVA) را می‌توان جهت روکش دستگاهایی که در بدن کاشته می‌شوند در تماس با خون هستند؛ مانند قلب مصنوعی و رگ‌ها به کار برد تا از تشکیل لخته جلوگیری کند یا لخته‌های تشکیل شده را پراکنده کند.

هم‌چنین، اکنون سلول‌های اپیتلیای قرنیه به صورت دانه‌هایی درون ساختار هیدروژنی PVA در دست بررسی هستند. این ماده پلیمری می‌تواند بیش از 20? وزن خود، آب جذب کند، در حالی‌ که ساختار سه‌بعدی خود را نیز حفظ کند.

دیوارهای ضد زلزله

مؤسسه Leeds Nano Manufacturing، در حال ساخت دیوارهای مخصوصی برای منازل است که دارای نانوذرات پلیمری می‌باشد. این ذرات تحت فشار به مایع تبدیل شده و درون ترک‌های دیوار جریان یافته و به ماده‌ای سخت تبدیل می‌شود.در صورت موفقیت‌آمیز بودن این آزمایش، در مناطق زلزله‌خیز جهان خانه‌هایی مقاوم در برابر لرزش ساخته خواهد شد. این دیوارها از جهت دیگری نیز ممتاز هستند؛ آن‌ها دارای حسگرهای بی‌سیم و فاقد باتری و برچسب‌های شناسایی فرکانس رادیویی هستند که اطلاعات وسیعی از قبیل هرگونه فشار و لرزش، حرارت، رطوبت و سطح گاز را در طول زمان در اختیار ما قرار می‌دهند. (www.tebyan.net)

استفاده از فناوری نانو برای دیرسوزکردن پلیمرها

یکی از کاربردهای مهم فناوری نانو بهبود خواص مواد پلیمری از نظر آتش‌گیری و بالابردن مقاومت این مواد در برابر آتش است. این مواد عموماً در دماهای بالا ایمن نیستند؛ اما با استفاده از فناوری نانو امکان دیرسوز نمودن آنها وجود دارد. در این مطلب، نظرات مهندس صحرائیان،‌ عضو هیأت علمی پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، در زمینة استفاده از فناوری نانو در این زمینه آورده شده است:
نانوکامپوزیت‌های دیرسوز

با توجه به این که امروزه حجم وسیعی از کالاهای مصرفی هر جامعه‌ای را پلیمرهایی تشکیل می‌دهند که به‌راحتی می‌سوزند یا گاهی در مقابل شعله فاجعه می‌آفرینند، لزوم تحقیق در خصوص مواد دیرسوز احساس می‌شود. بر همین اساس، در کشورهای صنعتی، تلاش گسترده‌ای برای ساخت موادی با ایمنی بیشتر در برابر شعله آغاز شده است و در این زمینه نتایج مطلوبی هم به دست آمده است.
بر همین اساس و با توجه به تدوین استانداردهای جدید ایمنی، به نظر می‌رسد استانداردهای ساخت مربوط به پلیمرهای مورد استفاده در خودروسازی، صنایع الکترونیک،‌ صنایع نظامی و تجهیزات حفاظتی و حتی لوازم خانگی، در حال تغییر به سوی مواد دیرسوز است.
از طرف دیگر مدتی است که نانوکامپوزیت‌های پلیمر – خاک­رس به عنوان موادی با خواص مناسب مثل تأخیر در شعله­وری، توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده است. بنابراین به­نظر می‌رسد که نانوکامپوزیت‌های پلیمر – خاک­رس می‌توانند جایگزین مناسبی برای مواد پلیمری معمولی باشند؛
برای تهیه پلیمرهای دیرسوز، علاوه بر رفتار آتش‌گیری، عوامل زیادی باید مورد توجه واقع شوند؛ از جمله اینکه:

از افزودنی‌هایی استفاده شود که قیمت تمام­شده محصول را خیلی افزایش ندهد. (مواد افزودنی باید ارزان قیمت باشند.)
مواد افزودنی به پلیمرها باید به آسانی با پلیمر فرآیند شود.
مواد افزوده‌شده به پلیمر نباید در خواص کاربردی پلیمر تغییر قابل ملاحظه ایجاد کند.
زباله‌های این مواد نباید مشکلات زیست­محیطی ایجاد کند.
با توجه به این موارد، خاک­رس از جمله بهترین مواد افزودنی به پلیمرها محسوب می‌شود که می‌تواند آتش‌گیری آنها را به تأخیر بیندازد و سبب ایمنی بیشتر وسایل و لوازم ‌شود. مزیت دیگر خاک‌ رس فراوانی آن است که استفاده از این منبع خدادادی را آسان می‌کند.  (www.material.itan.ir)

پلیمر در لباس فضا نوردان
امروزه در زمینه پلیمرهای مقاوم حرارتی پیشرفت های زیادی حاصل شده است. پژوهشگری به نام کارل اسی مارول که یک محقق برجسته در زمینه مقاومت حرارتی پلیمرها است، باعث توسعه تجارتی پلی بنزایمیدازول، با نام تجارتی PBI ، شده است که به شکل الیاف برای تهیه لباس فضانوردان مورد استفاده قرار می گیرد. البته این تنها یکی از موارد کاربردهای متنوع پلیمرهای مقاوم حرارتی در برنامه های فضایی است. بی تردید اگر سالها پژوهش علمی و آزمایش های گوناگون موجب کشف الیاف پلیمری مقاوم برای تهیه لباس فضا نوردان نمی شد، هیچ فضا نوردی نمی توانست به فضا سفر کند.
طی سال های اخیر گونه های وسیعی از پلیمرهای آروماتیک و آلی فلزی مقاوم در برابر گرما، توسعه و تکامل داده شده اند، که تعداد کمی از آنها به علت قیمت بالای آنها در تجارت قابل قبول نبوده اند. پلیمرهای آروماتیک، به خاطر اسکلت ساختاری صلب، دمای گذار شیشه ای Tg و ویسکوزیته بالا، قابلیت حلالیت کم دارند، بنابراین سخت تر از سایر پلیمرها هستند. در حال حاضر بالاترین حد مقاومت گرمایی از پلیمرهای آلی بدست آمده است، بنابراین در سال های اخیر تاکید روی معرفی تفاوت های ساختاری پلیمرها بوده است. پیوستن گروه های انعطاف پذیر مانند اتر یا سولفون در اسکلت، یک راهکار است. هر چند این اقدامات باعث حلالیت بیشتر، ویسکوزیته کمتر و معمولاً پایداری حرارتی کم می شود. نگرش دیگر برای وارد کردن گروههای آروماتیک حلقه ای این است که به صورت عمودی در اسکلت صفحه ای آروماتیک قرار می گیرد. همان طور که در پلی بنزایمیدازول اشاره شد این ساختارها که »کاردو پلیمر« نامیده می شوند معمولاً پایداری بالایی دارند، بدون این که خواص دمایی آنها از بین برود. وارد کردن اسکلت با گروههای فعال که در اثر گرما موجب افزایش واکنش حلقه ای بین مولکولی می شوند، راهی دیگر برای پیشرفت روندکار است.
 مهم ترین و پرمحصول ترین راه از نقطه نظر توسعه تجارتی، سنتز الیگومرهای آروماتیک یا پلیمرهایی است که با گروههای پایانی فعالی، خاتمه داده شده اند. الیگومرهایی که انتهای آنها فعال شده اند، در دمای نسبتاً پایین ذوب می شوند و در انواع حلال ها نیز حل می شوند. هم چنین در موقع حرارت دادن به پلیمرهای شبکه ای پایدار تبدیل می شوند.