پلیمرهایی با توالی کنترل شده
پلیمرهایی که دارای توالی کنترل شده می باشند در واقع مولکول های غول پیکری هستند که در آنها ترتیب و توالی مونومرها را می‌توان تا اندازه ای کنترل نمود. در واقع کنترل یاد شده می‌تواند حالتی مطلق داشته باشد و این مورد در خصوص تمامی پلیمر ها صدق نمیکند. به عنوان دیگر پلیمرهایی که از این خاصیت برخوردارند می‌توانند حالتی بسیار یکپارچه و یا غیر یکپارچه داشته باشند. به عنوان مثال یک هم بسپار جایگزین سنتز شده توسط روش بسپارشی رادیکالی نوعی پلیمر کنترل شده است اگرچه همچنان می توان آن را در دسته پلیمر های غیر یکپارچه نیز قرار داد که در آن زنجیره ها دارای طول زنجیره ای متفاوت و همچنین ترکیبات متمایز هستند. یک پلیمر زیستی مانند یک پروتئین که ساختار اولیه آن بسیار خوب تعریف شده است نیز در دسته همین پلیمرها قرار می گیرد. همانطور که پیش از این نیز یاد شد مولکولهای بزرگ یکپارچه را نیز می‌توان به‌عنوان پلیمرهایی با توالی کنترل‌شده در نظر گرفت. اگر بخواهیم مواد یاد شده را با پلیمرهای سنتی مقایسه کنیم، متوجه می‌شویم که ترکیبات پلیمرهایی با ترتیب کنترل شده را می توان به سادگی از طریق متدهای ترکیبی شیمیایی تعریف کرد مانند واکنش های ترکیبات چند جزیی و یا واکنش های کلیک و سایر موارد. این روش های بسپارشی باعث می‌شوند تا پلیمرهای یاد شده دارای انواعی از خواص متمایز باشند و بنابراین امکان تولید محصولات متفاوت مانند حافظه های اطلاعاتی، مواد زیستی، مواد نانو و غیره از آنها به وجود خواهد آمد. در طبیعت نیز RNA و DNA پروتئین و سایر مولکول های غول پیکر را می توان در دسته همین پلیمرها قرار داد زیرا دارای ساختار بسیار منظمی می باشند. پلیمرهایی که از توالی کنترل شده برخوردارند، اهمیت بسیاری در حوزه زیست شناسی دارد. از این بسپارها به خوبی می‌توان در تولید حافظه اطلاعات و یا انتقال اطلاعات با کنترل ساختار توالی و همچنین ترکیبات توالی استفاده کرد. در حال حاضر اگر چه تعداد زیادی از روشهای سنتز موثر برای سنتز شیمیایی و زیستی این مواد وجود دارد اما بزرگترین چالش موجود در این حوزه در این مورد خلاصه می شود که هیچ استراتژی عمومی برای سنتز پلیمر های دارای توالی کنترلی وجود ندارد.
مقدمه
در طول تاریخ ۱۰۰ ساله توسعه مواد پلیمری، ایده اصلی علم بسپارها در تنظیم خواص این مواد با توجه به ساختار پلیمری. خلاصه می شود. اگر چه ارتباط مورد نظر بین خواص مواد و ساختار آنها همیشه حالتی مبهم داشته است به خصوص برای مواد پلیمری زیرا این مواد بیشتر شامل نوعی مخلوط می باشند تا ترکیبات و همچنین دارای وزن مولکولی مشخصی نبوده و علاوه بر آن امکان کنترل دستوارگی در این ترکیبات وجود ندارد (دست وارگی وضعیتی است که در آن مولکول فعالیت نوری از خود نشان می دهد و بر تصویر آینه ای خود منطبق نیست). روشهای بسپارشی از انواع مرحله ای اولیه، غیرقابل کنترل و بسپارش های زنجیره ای به انواع آنیونی زنده، انواع کاتیونی زنده و بسپارش های رادیکالی کنترل شده تبدیل شدند. از طرف دیگر توسعه متدهای ترکیبی باعث شده است توزیع وزن مولکولی از حوزه بسیار بزرگ به حوزه بسیار کوچک تغییر پیدا کند و این کار نیز با هدف دستیابی به پلیمرهای نا پراکنده صورت گرفته است. همچنین از کاتالیزگرهای زیگلرناتا به منظور دستیابی به پلی پروپیلن های با ساختارهای فضا منظم استفاده شده و پس از آن نیز مجموعه ای از کاتالیزگرهای دستوار توسعه داده شدند تا بتوانند ویژگی دستوارگی را در ترتیب سفارش کنترل کرده و به پلیمرهایی با ساختار فضا منظم دست پیدا کند. تمام تلاش‌های انجام گرفته در جهت سنتز ترکیبات پلیمری و دستیابی به یک نوع دست وارگی و پلیمر هایی با وزن مولکولی یکسان از حالت ترکیبی می باشد. هدف بعدی نیز کنترل کامل ساختار توالی مواد پلیمری است. کنترل توالی در پلیمرهای زیستی مانند پروتئین و سایر موارد یاد شده به خوبی دیده میشود و انواعی از کارکردهای زیستی ( ویژه مولکول های غول پیکر) با ساختارهای توالی کنترل شده متصل می باشند.
از چه استراتژی هایی به منظور سنتز این پلیمرها استفاده می شود؟
پلیمر های سنتی معمولاً از یک واحد تکراری و یا چندین واحد تکراری تشکیل شده‌اند که با ترتیب تصادفی در کنار یکدیگر قرار گرفتند. پلیمرهایی که از توالی کنترلی برخوردار هستند از انواعی از واحدهای تکراری تشکیل شده اند که به صورت بسیار منظمی در کنار یکدیگر چیده شده‌اند. به منظور کنترل توالی، انواعی از روش های ترکیبی نیز توسعه داده شده اند که در این بخش به آنها پرداخته می شود.
نتیجه گیری
در صورتی که بخواهیم پلیمرهای دارای توالی کنترلی را با سایر انواع که روزانه در محیط اطراف خود مشاهده می کنیم، مقایسه کنیم متوجه می‌شویم که سنتز این نوع از پلیمرها با ساختار توالی مشخصی تعریف میشود و همچنین ساختار ثانویه این پلیمرها و خواص مواد را می توان پیش بینی نمود. همچنین مهمترین خاصیت پلیمرهای دارای خواص ترتیبی در توالی آنها مشاهده می شود که مرتبط با اطلاعات ذخیره شده است. اخیرا تحقیقات انجام گرفته نشان می‌دهند که اطلاعات توالی به روی این پلیمرها قابل خواندن می باشند. از آنجا که پلیمرهایی که از طریق روش های شیمیایی صنعتی سنتز می شوند دارای حوزه گسترده ای از مواد خام و واحدهای ساختاری می باشند می توانند نسبت به سیستم های باینری موجود اطلاعات بسیار بیشتری را ذخیره کنند. به عنوان مثال DNA اطلاعات ژنتیکی بیشتر موجودات زنده در دنیا را فقط با چهار تاکید توالی از دی اکسی ریبونوکلییک اسید می ذخیره کند. بنابراین به کارگیری پلیمرهای ترکیبی دارای توالی به منظور ذخیره و انتقال اطلاعات روشی بسیار اطمینان بخش بوده و همچنین می تواند مسیری برای تحقیقات چالش برانگیز آینده را مشخص کند. در قرن پیش و در طی توسعه مواد پلیمری تلاش های زیادی به منظور کنترل ساختار دقیق مواد پلیمری انجام گرفته است که به مقدار بسیار بالایی از پلیمرهای زیستی موجود در طبیعت الهام گرفته است. پلیمرهای زیستی که قبلاً نیز به آنها اشاره شد می‌توانند ساختارهای تبدیل شده و پیچیده ای را ایجاد کنند که ناشی از ساختار توالی بسیار دقیق آنها و همچنین پیکربندی منظم آنها می‌باشد و این در حالی است که نقش بسیار مهمی در زندگی موجودات ایفا می کنند.
