پلیمر فرامولکولی دندرونایز

دسته: مقالات منتشر شده در 19 فروردين 1399
نوشته شده توسط Admin بازدید: 1023

پلیمرهای فرامولکولی دندرونایز به چه موادی گفته می شود؟

پلیمرهای فرامولکولی دندرونایز که از کنار هم قرار گیری واحدهای ساختاری توپولوژیک به وجود می‌آیند راه جدیدی را برای تولید انواعی از ساختارهای فرامولکولی نوین و مواد کاربردی به وجود آوردند. پلیمرهای فرامولکولی دندرونایز ویژگی های توپولوژیک پلیمرهای دندرونایز و طبیعت پویای شیمی فرامولکولی را با یکدیگر ترکیب کرده و روشی مناسب برای شکل گیری ساختار های فرامولکولی و سیستم های عمل گرا را فراهم کردند. از خواص پلیمرهای فرامولکولی توپولوژیک می‌توان به شکل استوانه ای مانند، استحکام بالا و ویژگی‌های چند ظرفیتی و همچنین ضخامت ذاتی آنها اشاره کرد و این ویژگی های ساختاری باعث می شوند تا مواد یاد شده گزینه ایده آلی برای تولید پلیمرهای فرامولکولی باشند. پلیمرهای فرامولکولی دندرونایز می‌توانند از طریق بر هم کنش های غیر کووالانسی همانند پیوندهای هیدروژنی، انباشتگی ππ و هم آرایی فلزی تولید شوند و آنها به انواع زنجیره اصلی، زنجیره جانبی و بلوکی تقسیم‌ میشوند. پلیمرهای فرامولکولی که از ساختارهای مونومری با معماری های متفاوتی به وجود آمده‌اند در دهه ‌های اخیر به مقدار بسیار فراوانی مورد توجه قرار گرفتند. توپولوژی های متفاوتی از بلوک های ساختاری همانند خطی، بلوکی، حلقوی، ستاره‌ای، دیسکی شکل و شاخ وار طراحی شده و برای ساخت پلیمرهای فرامولکولی توپولوژیک به کار برده شدند. جذابیت دائمی پلیمرهای فرامولکولی توپولوژیک ناشی از توانایی آنها در تولید ساختارهای فرامولکولی منظم و ایجاد خواص کارکردی مطلوب می باشد که فقط بر ویژگی‌های پویای برهم کنش های غیر کووالانسی وابسته نیستند، بلکه توسط ساختار های توپولوژیک بلوک های ساختاری نیز کنترل می‌شوند. به عنوان مثال پپتایدهای آبدوست می‌توانند خود به پلیمرهای فرامولکولی رشته منظم تبدیل شوند که از خواص زیستی متفاوتی برخوردار بوده و این نوعی ویژگی است که با توجه به فاز جداسازی و تجانس ذاتی ماده تعیین می شود. مولکول های دیسکی شکل که دارای هسته های مسطح و مستحکمی می باشند و از زنجیره های جانبی انعطاف پذیری نیز برخوردارند، در جهت محور ها بروی یکدیگر انباشته شده تا پلیمرهایی با ساختارهای نانو و نظم بسیار را تولید کنند که حالت یک بعدی دارند. تولید این پلیمرها در محلول و یا به صورت حجیم از طریق انباشتگی ππ و یا پیوند های هیدروژنی به وجود می‌آید که در نهایت منجر به تقویت دستوار و یا ایجاد خواص نیمه رسانا در ماده خواهد شد. پلیمرهای ستاره ای نیز که به عنوان بلوک های سازنده برای پلیمرهای فرامولکولی در نظر گرفته می‌شوند باعث شکل گیری هیدروژل هایی با خواص بهبود یافته می شوند. به عنوان مثال برهم کنش بین پلیمرهای ستاره‌ای حساس به گرما و آب ترس باعث ایجاد انواعی از هیدروژل های تورم ناپذیر شد. هیدروژل ها فشاری معادل با ۶۰ مگاپاسکال را می توانند تحمل کنند و همچنین این امکان وجود دارد که طول آن ها را به میزان ۷ برابر افزایش داد بدون آنکه تغییری در خواص مکانیکی آنها به وجود آید. در صورتی که مولکولهای شاخوار به عنوان بلوک های سازنده به کار برده شوند از ویژگی‌های ساختاری متمایزی برخوردار خواهند بود همانند شکل هندسی فشرده با شاخه های بسیار و همچنین گروه های عامل دار چند ظرفیتی. اخیراً نیز این مواد به میزان بسیار فراوانی مورد توجه قرار گرفته‌اند که ناشی از توانایی آنها برای تولید انواعی از پلیمرهای فرامولکولی در اندازه‌ها و حجم متفاوت می باشد. به عنوان مثال هم بسپارهای مجهز به شاخه های بسیار می توانند در انواع ویژه ای از حلال ها به لوله های میکروسکوپیک تبدیل شوند. مولکول های بزرگ شاخ وار و دوسر عامل دار نیز دارای گروه‌های معلق گوانیدیوم به روی سطح بیرونی خود می باشند که می توانند به راحتی از طریق برهمکنشهای یونی متفاوت به ورقه های نانو متصل شوند و در نهایت انواعی از هیدروژلهای فرامولکولی را به وجود آورند که از خواص مکانیکی ویژه ای برخوردارند. بنابراین با انجام بررسی های آگاهانه در خصوص ساختار های توپولوژیک واحدهای سازنده می توان خواص ظاهری و ویژگی های پلیمرهای فرامولکولی را به صورت کامل کنترل و تنظیم نمود. پلیمرهای دندرو نایز از اتصال متراکم دندرون ها به زنجیره اصلی پلیمر خطی به وجود می آیند. با افزایش تولید دندرون ها این پلیمرها همانند اشیا بسیار ریز و کرم مانند دیده خواهند شد که انعطاف پذیری خود را از دست می دهند و در موارد بسیار ویژه نیز ممکن است حالتی کشیده و محدود پیدا کنند. علاوه بر آن وجود دندرونها در ساختار اصلی پلیمر خطی باعث می‌شود تا آنها از ضخامت قابل تنظیمی برخوردار باشند که بیشتر با تولید دندرونها کنترل می‌شود. پلیمرهای یاد شده می‌توانند از گروههای کارکردی چند ظرفیتی در بخش داخلی و خارجی برخوردار باشند و این موضوع نیز وابسته بر ساختار دندرون خواهد بود. این ویژگی‌های ساختاری منحصر به فرد باعث می‌شوند تا پلیمرهای نام برده شده توانایی های منحصر به فردی برای تبدیل به ساختارهای گوناگون و بسیار منظم داشته باشند. ظاهر کرم مانند و استوانه‌ای این پلیمرها اهمیت بسیاری برای حفاظت از بخش‌های داخلی دارد که مجهز به واحد های بیرونی نیز می باشند. به عنوان مثال میزان حساسیت گرمایی الیگو اتیلن گلیکول هایی که بر پایه پلیمرهای دندرونایز ساخته می شوند، معمولاً بر اساس واحدهای بیرونی کنترل می شود و ارتباطی با واحد های داخلی آب ترس و یا آب دوست ندارد. ضخامت در این پلیمرها نیز عاملی برای پاسخ گویی گرمایی بی سابقه در این مواد و همچنین کم‌ آبی نا همگن در آنها می باشد و حتی می تواند باعث انتقال مولکول های مهمان در طی فرایندهای تجمعی حرارتی شود. آثار حفاظت کننده ناشی از ذرات شاخ وار نیز در پلی فلوئورنهای دندرونایز بسیار مثبت می باشد. وجود دندرون های پلی بنزین اتر در کنار زنجیره‌ای اصلی، میزان تجمع پذیری در ساختار اصلی پلی فلوئورن را در حالت مایع و یا به صورت حجیم کاهش می دهد که در نهایت درخشانی پلیمر را بهبودمی بخشد. نسل سوم و چهارم پلی استایرن های دندرونایز نیز که از بار مثبت برخوردارند می‌توانند با قرارگیری در یک محیط آبی بلافاصله شبکه هایی را ایجاد کنند. برخلاف روش های سنتزی نوینی که برای پلیمر های دندرونایز به وجود آمده اند ولی روند های سنتزی خسته کننده همچنین به یکی از بزرگترین معایب برای این دسته از پلیمرها تبدیل شدند. به طور عکس ترکیب پلیمرهای دندرونایز با شیمی فرامولکولی باعث ایجاد پلیمرهای فرامولکولی دندرونایزخواهد شد که آماده‌سازی آنها معمولاً با سادگی بیشتری انجام گیرد. پلیمرهای فرامولکولی دندرونایز در این متن به دسته‌ای از پلیمرهای فرامولکولی توپولوژیک اطلاق می شود که از واحدهای تکراری دندرونی و از طریق بر هم کنش های غیر کوالانسی ساخته می شوند. پلیمرهای یادشده ویژگی‌های ساختاری خود را از اجداد دندرونایز و فرامولکولی خود به ارث می برند و از چنین خواص منحصر به فردی برخوردارند: ظاهر استوانه‌ای، ضخامت، حالت چند ظرفیتی و همچنین ساختاری پویا. بنابراین می‌توان عنوان کرد که این مواد گزینه‌های مطلوبی برای تولید انواعی از پلیمر های فرامولکولی منظم و کاربردی می باشد. گزارش های مرتبط با شکل گیری این مواد به اوایل سال ۲۰۰۲ باز می گردد. پلیمرهای فرامولکولی دندرونایز متفاوتی از طریق استراتژی های متنوع گزارش شده و خواص کارکردی آنها نیز مورد بررسی و تحقیق قرار گرفته است.

 

پلیمرهای دندرونایز برای تولید چه محصولاتی استفاده می شود؟

  • زیست پزشکی: از آنجایی که پلیمرهای یاد شده دارای خاصیت چند ظرفیتی و چند کار کردی می باشند ذرات بسیار ریز آنها می توانند در حوزه زیست پزشکی به کار برده شوند مانند سیستم های انتقال دارو، مواد تصویربرداری زیستی و همچنین عامل های ضد باکتری. به منظور کشف مصارف این ماده در حوزه زیست پزشکی باید به درک کاملی از رفتار این مواد در آزمایشگاه و خارج از آن دست یافت. ارتباط بین پلیمرهای دندرونایز و مولکول های بزرگ زیستی فرصتی را فراهم می‌کند تا بتوان مصارف این مواد در سیستم‌های زیستی را مورد بررسی قرار داد.
  • تصویربرداری زیستی: یکی دیگر ازکاربردهای این مواد در حوزه زیست پزشکی تصویر برداری زیستی میباشد که از اهمیت بسیاری در تشخیص پزشکی و درمان برخوردار است. گائو و دیگران گزارش کردند که پلی فلوئورن های درخشان دندرونایز محلول در آب خاصیت زیست سازگاری بسیاری دارند. تصویربرداری سلولی زنده نشان داد که میزان جذب غشای سلولی و درخشش آن با افزایش میزان تولید بیشتر خواهد شد. هاگ و دیگران نیز انواعی از مواد نانوی درخشان را از ترکیبات نانوی کربنی با پلیمرهای تک دیواره و چند کاربردی طراحی کردند و متوجه مصارف این مواد در حوزه تصویربرداری زیستی شدند.
  • مصارف آنتی باکتریال یا ضد باکتریایی: وانگ و دیگران از پلیمرهای دندرونایز به روی اسلایدهای شیشه استفاده کردند تا سطوح پلیمری را به وجود بیاورند. سازگاری خونی این مواد با توجه به میزان جذب پروتئین و چسبندگی پلاکتها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده از این آزمایش نشان می دهند که میزان پروتئین جذب شده، پلاکت ها و یا باکتری های بروی سطح پلیمری با افزایش بخش آب دوست به میزان زیاد کاهش پیدا خواهد کرد. بنابراین پلیمر نام برده شده به عنوان یک ماده پوششی مناسب در صنعت پزشکی معرفی شد که در تماس با خون قرار گرفته و به منظور بازداری از شکل‌ گیری لخته خون و یا هجوم میکروبی مورد استفاده قرار می گیرد.
  • مواد حساس به محرک ها: توسعه سریع مواد پلیمری به تازگی تاثیرات مثبتی بر روی مواد پلیمری حساس به محرک ها داشته است. این موضوع به پیشرفت های اخیر در طراحی انواعی از مواد پلیمری اشاره می کند که با قرارگیری در معرض یک محرک و یا چندین محرک خواص متفاوتی خواهند داشت. پلیمرهای دندرونایز می‌توانند خواص غیرقابل پیش‌بینی را در مواد حساس به محرک ایجاد کنند زیرا آنها تغییرات بسیاری را در گروه های خارجی دندرونها به وجود می آورند. با ایجاد تنوع در تولید بلوک های ساختاری داخلی و گروه های سطحی دندرون ها می‌توان ساختار مولکولی این پلیمرها را تنظیم نمود.