బయోపాలిమర్

From LTRC

బయోపాలిమర్లు (Biopolymers) అనేవి జీవరాశుల కణాల ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడే సహజ పాలిమర్లు. ఇతర పాలిమర్ల మాదిరిగానే, బయోపాలిమర్లు పెద్ద అణువులను ఏర్పరచడానికి సహసంయోజక బంధంతో అనుసంధానించబడిన మోనోమర్ యూనిట్లతో నిర్మితమవుతాయి. ఉపయోగించే మోనోమర్లు మరియు ఏర్పడే బయోపాలిమర్ నిర్మాణాన్ని బట్టి బయోపాలిమర్లను మూడు ప్రధాన తరగతులుగా వర్గీకరించవచ్చు: పాలీన్యూక్లియోటైడ్లు, పాలీపెప్టైడ్లు మరియు పాలీశాకరైడ్లు. పాలీన్యూక్లియోటైడ్లు, RNA మరియు DNA, ఇవి న్యూక్లియోటైడ్ల యొక్క పొడవైన పాలిమర్లు. పాలీపెప్టైడ్లలో ప్రోటీన్లు మరియు అమినో ఆమ్లాల యొక్క చిన్న పాలిమర్లు ఉంటాయి; కొన్ని ముఖ్యమైన ఉదాహరణలు కొల్లాజెన్, యాక్టిన్ మరియు ఫైబ్రిన్. పాలీశాకరైడ్లు చక్కెర కార్బోహైడ్రేట్ల యొక్క సరళ లేదా శాఖాయుత గొలుసులు; ఉదాహరణలలో స్టార్చ్, సెల్యులోజ్ మరియు ఆల్జినేట్ ఉన్నాయి. ఇతర బయోపాలిమర్ల ఉదాహరణలలో సహజ రబ్బరులు (ఐసోప్రేన్ పాలిమర్లు), సుబెరిన్ మరియు లిగ్నిన్ (సంక్లిష్ట పాలిఫెనోలిక్ పాలిమర్లు), క్యూటిన్ మరియు క్యూటాన్ (పొడవైన గొలుసు కొవ్వు ఆమ్లాల సంక్లిష్ట పాలిమర్లు), మెలనిన్ మరియు పాలీహైడ్రాక్సీ ఆల్కనోయేట్లు (PHAs) ఉన్నాయి.

జీవరాశులలో తమ అనేక ముఖ్యమైన పాత్రలతో పాటు, బయోపాలిమర్లు ఆహార పరిశ్రమ, తయారీ, ప్యాకేజింగ్ మరియు బయోమెడికల్ ఇంజనీరింగ్ వంటి అనేక రంగాలలో అప్లికేషన్లను కలిగి ఉన్నాయి.[1] బయోపాలిమర్లు: జీవరాశులచే ఏర్పడే స్థూల అణువులు (ప్రోటీన్లు, న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలు మరియు పాలీశాకరైడ్లతో సహా). [2]

బయోపాలిమర్లు మరియు సింథటిక్ పాలిమర్లు

బయోపాలిమర్లు మరియు సింథటిక్ పాలిమర్ల మధ్య ప్రధాన వ్యత్యాసం వాటి నిర్మాణాలలో చూడవచ్చు. అన్ని పాలిమర్లు మోనోమర్లు అని పిలువబడే పునరావృత యూనిట్లతో తయారవుతాయి. బయోపాలిమర్లు తరచుగా చక్కగా నిర్వచించబడిన నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటాయి, అయితే ఇది ఒక నిర్వచించే లక్షణం కాదు (ఉదాహరణ: లిగ్నోసెల్యులోజ్): ఖచ్చితమైన రసాయన కూర్పు మరియు ఈ యూనిట్లు అమర్చబడిన క్రమాన్ని ప్రోటీన్ల విషయంలో ప్రాథమిక నిర్మాణం అని పిలుస్తారు. అనేక బయోపాలిమర్లు స్వయంచాలకంగా లక్షణమైన కాంపాక్ట్ ఆకారాలలోకి మడతపడతాయి (చూడండి: "ప్రోటీన్ ఫోల్డింగ్" అలాగే ద్వితీయ నిర్మాణం మరియు తృతీయ నిర్మాణం), ఇవి వాటి జీవక్రియలను నిర్ణయిస్తాయి మరియు వాటి ప్రాథమిక నిర్మాణాలపై సంక్లిష్టమైన పద్ధతిలో ఆధారపడి ఉంటాయి. స్ట్రక్చరల్ బయాలజీ అనేది బయోపాలిమర్ల నిర్మాణ లక్షణాల అధ్యయనం. దీనికి విరుద్ధంగా, చాలా సింథటిక్ పాలిమర్లు చాలా సరళమైన మరియు యాదృచ్ఛిక (లేదా స్టోకాస్టిక్) నిర్మాణాలను కలిగి ఉంటాయి. ఈ వాస్తవం బయోపాలిమర్లలో లేని అణు ద్రవ్యరాశి పంపిణీకి దారితీస్తుంది. వాస్తవానికి, చాలా ఇన్ వివో వ్యవస్థలలో వాటి సంశ్లేషణ టెంప్లేట్-ఆధారిత ప్రక్రియ ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది కాబట్టి, ఒక రకానికి చెందిన అన్ని బయోపాలిమర్లు (ఉదాహరణకు ఒక నిర్దిష్ట ప్రోటీన్) అన్నీ ఒకేలా ఉంటాయి: అవన్నీ ఒకే విధమైన క్రమాలు మరియు మోనోమర్ల సంఖ్యను కలిగి ఉంటాయి మరియు అందువల్ల అన్నీ ఒకే ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉంటాయి. ఈ దృగ్విషయాన్ని మోనోడిస్పర్సిటీ అని పిలుస్తారు, ఇది సింథటిక్ పాలిమర్లలో కనిపించే పాలిడిస్పర్సిటీకి విరుద్ధంగా ఉంటుంది. ఫలితంగా, బయోపాలిమర్లు 1 యొక్క డిస్పర్సిటీని కలిగి ఉంటాయి.[3]

సంప్రదాయాలు మరియు నామకరణం

పాలీపెప్టైడ్లు

ఒక పాలీపెప్టైడ్ కోసం సంప్రదాయం ఏమిటంటే, దానిలోని అమినో ఆమ్ల అవశేషాలను అమినో టెర్మినస్ నుండి కార్బాక్సిలిక్ యాసిడ్ టెర్మినస్ వరకు వరుసగా పేర్కొనడం. అమినో ఆమ్ల అవశేషాలు ఎల్లప్పుడూ పెప్టైడ్ బంధాల ద్వారా కలుపబడతాయి. ప్రోటీన్, ఏదైనా పాలీపెప్టైడ్‌ను సూచించడానికి వాడుకలో ఉన్నప్పటికీ, ఇది పెద్ద లేదా పూర్తిగా క్రియాత్మక రూపాలను సూచిస్తుంది మరియు అనేక పాలీపెప్టైడ్ గొలుసులతో పాటు ఒకే గొలుసులను కలిగి ఉండవచ్చు. ప్రోటీన్లను శాకరైడ్ గొలుసులు మరియు లిపిడ్లు వంటి పెప్టైడ్ కాని భాగాలను చేర్చడానికి కూడా సవరించవచ్చు.[4]

న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలు

ఒక న్యూక్లియిక్ ఆమ్లం క్రమం కోసం సంప్రదాయం ఏమిటంటే, పాలిమర్ గొలుసు యొక్క 5' చివర నుండి 3' చివర వరకు న్యూక్లియోటైడ్లను పేర్కొనడం, ఇక్కడ 5' మరియు 3' అనేవి గొలుసు యొక్క ఫాస్ఫేట్ డైస్టర్ బంధాలను ఏర్పరచడంలో పాల్గొనే రైబోస్ రింగ్ చుట్టూ ఉన్న కార్బన్ల సంఖ్యను సూచిస్తాయి. ఇటువంటి క్రమాన్ని బయోపాలిమర్ యొక్క ప్రాథమిక నిర్మాణం అని పిలుస్తారు.[5]

పాలీశాకరైడ్లు

పాలీశాకరైడ్లు (చక్కెర పాలిమర్లు) సరళంగా లేదా శాఖాయుతంగా ఉండవచ్చు మరియు సాధారణంగా గ్లైకోసిడిక్ బంధాలతో కలుపబడతాయి. బంధం యొక్క ఖచ్చితమైన స్థానం మారవచ్చు, మరియు అనుసంధానించే ఫంక్షనల్ సమూహాల ధోరణి కూడా ముఖ్యమైనది, దీని ఫలితంగా రింగ్‌లో అనుసంధానించే కార్బన్ల స్థానాన్ని బట్టి α- మరియు β-గ్లైకోసిడిక్ బంధాలు ఏర్పడతాయి. అదనంగా, అనేక శాకరైడ్ యూనిట్లు అమినేషన్ వంటి వివిధ రసాయన మార్పులకు లోనవుతాయి మరియు గ్లైకోప్రోటీన్ల వంటి ఇతర అణువుల భాగాలను కూడా ఏర్పరుస్తాయి.

నిర్మాణ లక్షణీకరణ

క్రమ సమాచారాన్ని నిర్ణయించడానికి అనేక బయోఫిజికల్ పద్ధతులు ఉన్నాయి. ప్రోటీన్ క్రమాన్ని ఎడ్మాన్ డిగ్రేడేషన్ ద్వారా నిర్ణయించవచ్చు, దీనిలో N-టెర్మినల్ అవశేషాలు గొలుసు నుండి ఒక్కొక్కటిగా జలవిశ్లేషణ చేయబడతాయి, ఉత్పన్నం చేయబడతాయి మరియు గుర్తించబడతాయి. మాస్ స్పెక్ట్రోమీటర్ పద్ధతులను కూడా ఉపయోగించవచ్చు. న్యూక్లియిక్ ఆమ్ల క్రమాన్ని జెల్ ఎలెక్ట్రోఫోరేసిస్ మరియు క్యాపిల్లరీ ఎలెక్ట్రోఫోరేసిస్ ఉపయోగించి నిర్ణయించవచ్చు. చివరగా, ఈ బయోపాలిమర్ల యాంత్రిక లక్షణాలను తరచుగా ఆప్టికల్ ట్వీజర్స్ లేదా అటామిక్ ఫోర్స్ మైక్రోస్కోపీ ఉపయోగించి కొలవవచ్చు. pH, ఉష్ణోగ్రత, అయానిక్ బలం లేదా ఇతర బంధన భాగాల ద్వారా ప్రేరేపించబడినప్పుడు ఈ పదార్థాల నిర్మాణ మార్పులను లేదా స్వీయ-అసెంబ్లీని కొలవడానికి డ్యూయల్-పోలరైజేషన్ ఇంటర్ఫెరోమెట్రీని ఉపయోగించవచ్చు.[6]

సాధారణ బయోపాలిమర్లు

కొల్లాజెన్:[7] కొల్లాజెన్ వెన్నెముక గల జీవుల యొక్క ప్రాథమిక నిర్మాణం మరియు క్షీరదాలలో అత్యంత సమృద్ధిగా ఉండే ప్రోటీన్. దీని కారణంగా, కొల్లాజెన్ అత్యంత సులభంగా లభించే బయోపాలిమర్లలో ఒకటి మరియు అనేక పరిశోధన ప్రయోజనాల కోసం ఉపయోగించబడుతుంది. దాని యాంత్రిక నిర్మాణం కారణంగా, కొల్లాజెన్ అధిక తన్యత బలాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు ఇది విషపూరితం కాని, సులభంగా గ్రహించదగిన, బయోడిగ్రేడబుల్ మరియు బయో కాంపాటబుల్ పదార్థం. అందువల్ల, ఇది కణజాల ఇన్ఫెక్షన్ చికిత్స, డ్రగ్ డెలివరీ వ్యవస్థలు మరియు జన్యు చికిత్స వంటి అనేక వైద్య అనువర్తనాల కోసం ఉపయోగించబడింది.

సిల్క్ ఫైబ్రోయిన్:[8] సిల్క్ ఫైబ్రోయిన్ (SF) అనేది మరొక ప్రోటీన్ అధికంగా ఉండే బయోపాలిమర్, దీనిని మల్బరీ పురుగు బాంబిక్స్ మోరి వంటి వివిధ పట్టు పురుగు జాతుల నుండి పొందవచ్చు. కొల్లాజెన్‌తో పోలిస్తే, SF తక్కువ తన్యత బలాన్ని కలిగి ఉంటుంది కానీ దాని కరగని మరియు పీచు ప్రోటీన్ కూర్పు కారణంగా బలమైన అంటుకునే లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది. ఇటీవలి అధ్యయనాలలో, సిల్క్ ఫైబ్రోయిన్ ప్రతిస్కందక లక్షణాలను మరియు ప్లేట్‌లెట్ సంశ్లేషణను కలిగి ఉన్నట్లు కనుగొనబడింది. సిల్క్ ఫైబ్రోయిన్ అదనంగా ఇన్ విట్రోలో స్టెమ్ సెల్ వ్యాప్తికి మద్దతు ఇస్తుందని కనుగొనబడింది.

జిలాటిన్: జిలాటిన్ సిస్టీన్ కలిగి ఉన్న టైప్ I కొల్లాజెన్ నుండి పొందబడుతుంది మరియు జంతువుల ఎముకలు, కణజాలాలు మరియు చర్మం నుండి కొల్లాజెన్ యొక్క పాక్షిక జలవిశ్లేషణ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది.[9] జిలాటిన్‌లో రెండు రకాలు ఉన్నాయి, టైప్ A మరియు టైప్ B. టైప్ A కొల్లాజెన్ కొల్లాజెన్ యొక్క ఆమ్ల జలవిశ్లేషణ ద్వారా పొందబడుతుంది మరియు 18.5% నైట్రోజన్‌ను కలిగి ఉంటుంది. టైప్ B క్షార జలవిశ్లేషణ ద్వారా పొందబడుతుంది, ఇందులో 18% నైట్రోజన్ ఉంటుంది మరియు అమైడ్ సమూహాలు ఉండవు. అధిక ఉష్ణోగ్రతలు జిలాటిన్ కరిగి కాయిల్స్‌గా మారడానికి కారణమవుతాయి, అయితే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతలు కాయిల్ నుండి హెలిక్స్ పరివర్తనకు దారితీస్తాయి. జిలాటిన్ NH2, SH మరియు COOH వంటి అనేక ఫంక్షనల్ సమూహాలను కలిగి ఉంటుంది, ఇవి నానోపార్టికల్స్ మరియు బయోమోలిక్యూల్స్ ఉపయోగించి జిలాటిన్‌ను సవరించడానికి అనుమతిస్తాయి. జిలాటిన్ అనేది ఎక్స్‌ట్రాసెల్యులర్ మ్యాట్రిక్స్ ప్రోటీన్, ఇది గాయాల డ్రెస్సింగ్, డ్రగ్ డెలివరీ మరియు జన్యు ట్రాన్స్‌ఫెక్షన్ వంటి అనువర్తనాలకు వర్తింపజేయడానికి అనుమతిస్తుంది.[9]

స్టార్చ్: స్టార్చ్ అనేది చౌకైన బయోడిగ్రేడబుల్ బయోపాలిమర్ మరియు సమృద్ధిగా లభిస్తుంది. స్టార్చ్ యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలను పెంచడానికి, స్థితిస్థాపకత మరియు బలాన్ని మెరుగుపరచడానికి పాలిమర్ మ్యాట్రిక్స్కు నానోఫైబర్లు మరియు మైక్రోఫైబర్లను జోడించవచ్చు. ఫైబర్లు లేకపోతే, తేమకు దాని సున్నితత్వం కారణంగా స్టార్చ్ పేలవమైన యాంత్రిక లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది. స్టార్చ్ బయోడిగ్రేడబుల్ మరియు పునరుత్పాదకమైనది కాబట్టి ప్లాస్టిక్స్ మరియు ఫార్మాస్యూటికల్ టాబ్లెట్లతో సహా అనేక అనువర్తనాల కోసం ఉపయోగించబడుతుంది.[10]

సెల్యులోజ్: సెల్యులోజ్ చాలా నిర్మాణాత్మకమైనది, ఇది స్థిరత్వం మరియు బలాన్ని ఇచ్చే పేర్చబడిన గొలుసులను కలిగి ఉంటుంది. బలం మరియు స్థిరత్వం గ్లైకోజెన్[11] బంధాల ద్వారా కలుపబడిన గ్లూకోజ్ మోనోమర్ల వల్ల కలిగే సెల్యులోజ్ యొక్క సరళమైన ఆకారం నుండి వస్తుంది. సరళమైన ఆకారం అణువులను దగ్గరగా ప్యాక్ చేయడానికి అనుమతిస్తుంది. సెల్యులోజ్ దాని సమృద్ధిగా లభించే సరఫరా, బయో కాంపాటబిలిటీ మరియు పర్యావరణ అనుకూలత కారణంగా అనువర్తనంలో చాలా సాధారణం. సెల్యులోజ్ నానో-ఫైబ్రిల్స్ అని పిలువబడే నానో-సెల్యులోజ్ రూపంలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. తక్కువ సాంద్రతలలో ప్రదర్శించబడే నానో-సెల్యులోజ్ పారదర్శక జెల్ పదార్థాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఈ పదార్థాన్ని బయోడిగ్రేడబుల్, సజాతీయ, దట్టమైన ఫిల్మ్‌ల కోసం ఉపయోగించవచ్చు, ఇవి బయోమెడికల్ రంగంలో చాలా ఉపయోగకరంగా ఉంటాయి.[12]

ఆల్జినేట్: ఆల్జినేట్ అనేది బ్రౌన్ సీవీడ్ నుండి తీసుకోబడిన అత్యంత సమృద్ధిగా ఉండే సముద్ర సహజ పాలిమర్. ఆల్జినేట్ బయోపాలిమర్ అనువర్తనాలు ప్యాకేజింగ్, టెక్స్టైల్ మరియు ఆహార పరిశ్రమ నుండి బయోమెడికల్ మరియు కెమికల్ ఇంజనీరింగ్ వరకు ఉంటాయి. ఆల్జినేట్ యొక్క మొదటి అనువర్తనం గాయం డ్రెస్సింగ్ రూపంలో ఉంది, అక్కడ దాని జెల్ వంటి మరియు శోషక లక్షణాలు కనుగొనబడ్డాయి. గాయాలకు వర్తించినప్పుడు, ఆల్జినేట్ ఒక రక్షిత జెల్ పొరను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది వైద్యం మరియు కణజాల పునరుత్పత్తికి అనువైనది మరియు స్థిరమైన ఉష్ణోగ్రత వాతావరణాన్ని ఉంచుతుంది. అదనంగా, ఆల్జినేట్‌ను డ్రగ్ డెలివరీ మాధ్యమంగా అభివృద్ధి చేశారు, ఎందుకంటే ఆల్జినేట్ సాంద్రతలు మరియు ఫైబరస్ కూర్పు కారణంగా ఔషధ విడుదల రేటును సులభంగా మార్చవచ్చు.

బయోపాలిమర్ అనువర్తనాలు

బయోపాలిమర్ల అనువర్తనాలను రెండు ప్రధాన రంగాలుగా వర్గీకరించవచ్చు, ఇవి వాటి బయోమెడికల్ మరియు పారిశ్రామిక ఉపయోగం కారణంగా భిన్నంగా ఉంటాయి.[1]

బయోమెడికల్

బయోమెడికల్ ఇంజనీరింగ్ యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనాల్లో ఒకటి సాధారణ శరీర విధులను నిర్వహించడానికి శరీర భాగాలను అనుకరించడం, వాటి బయో కాంపాటబుల్ లక్షణాల కారణంగా, బయోపాలిమర్లు కణజాల ఇంజనీరింగ్, వైద్య పరికరాలు మరియు ఫార్మాస్యూటికల్ పరిశ్రమ కోసం విస్తృతంగా ఉపయోగించబడతాయి.[7] అనేక బయోపాలిమర్లు వాటి యాంత్రిక లక్షణాల కారణంగా పునరుత్పత్తి వైద్యం, కణజాల ఇంజనీరింగ్, డ్రగ్ డెలివరీ మరియు మొత్తం వైద్య అనువర్తనాల కోసం ఉపయోగించవచ్చు. అవి గాయం నయం చేయడం, మరియు జీవక్రియ యొక్క ఉత్ప్రేరకము మరియు విషరహితం వంటి లక్షణాలను అందిస్తాయి.[13] క్షీణత తర్వాత రోగనిరోధక తిరస్కరణ మరియు విషపూరితం వంటి వివిధ ప్రతికూలతలను ప్రదర్శించే సింథటిక్ పాలిమర్లతో పోలిస్తే, అనేక బయోపాలిమర్లు సాధారణంగా శరీర ఏకీకరణతో మెరుగ్గా ఉంటాయి, ఎందుకంటే అవి మానవ శరీరం మాదిరిగానే మరింత సంక్లిష్టమైన నిర్మాణాలను కలిగి ఉంటాయి.

మరింత ప్రత్యేకంగా, కొల్లాజెన్ మరియు సిల్క్ వంటి పాలీపెప్టైడ్లు బయో కాంపాటబుల్ పదార్థాలు, ఇవి సంచలనాత్మక పరిశోధనలలో ఉపయోగించబడుతున్నాయి, ఎందుకంటే ఇవి చౌకైన మరియు సులభంగా లభించే పదార్థాలు. జిలాటిన్ పాలిమర్ తరచుగా గాయాలను డ్రెస్సింగ్ చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు, అక్కడ అది అంటుకునేలా పనిచేస్తుంది. జిలాటిన్‌తో కూడిన స్కాఫోల్డ్స్ మరియు ఫిల్మ్‌లు స్కాఫోల్డ్స్ ఔషధాలను మరియు ఇతర పోషకాలను పట్టుకోవడానికి అనుమతిస్తాయి, వీటిని వైద్యం కోసం గాయానికి సరఫరా చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు.

కొల్లాజెన్ బయోమెడికల్ సైన్స్‌లో ఉపయోగించే అత్యంత ప్రజాదరణ పొందిన బయోపాలిమర్లలో ఒకటి కాబట్టి, వాటి ఉపయోగం యొక్క కొన్ని ఉదాహరణలు ఇక్కడ ఉన్నాయి:

కొల్లాజెన్ ఆధారిత డ్రగ్ డెలివరీ వ్యవస్థలు: కొల్లాజెన్ ఫిల్మ్‌లు బారియర్ మెంబ్రేన్ లాగా పనిచేస్తాయి మరియు సోకిన కార్నియల్ కణజాలం లేదా కాలేయ క్యాన్సర్ వంటి కణజాల ఇన్ఫెక్షన్లకు చికిత్స చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు.[14] కొల్లాజెన్ ఫిల్మ్‌లు ఎముకల నిర్మాణాన్ని ప్రోత్సహించే జన్యు డెలివరీ వాహకాల కోసం కూడా ఉపయోగించబడ్డాయి.

కొల్లాజెన్ స్పాంజ్లు: కొల్లాజెన్ స్పాంజ్లు బాధితుల కాలిన గాయాలు మరియు ఇతర తీవ్రమైన గాయాలకు చికిత్స చేయడానికి డ్రెస్సింగ్‌గా ఉపయోగించబడతాయి. కొల్లాజెన్ ఆధారిత ఇంప్లాంట్లు కల్చర్డ్ చర్మ కణాల కోసం లేదా కాలిన గాయాలకు మరియు చర్మాన్ని భర్తీ చేయడానికి ఉపయోగించే డ్రగ్ వాహకాల కోసం ఉపయోగించబడతాయి.[14]

హీమోస్టాట్‌గా కొల్లాజెన్: కొల్లాజెన్ ప్లేట్‌లెట్లతో సంకర్షణ చెందినప్పుడు అది రక్తం యొక్క వేగవంతమైన గడ్డకట్టడానికి కారణమవుతుంది. ఈ వేగవంతమైన గడ్డకట్టడం ఒక తాత్కాలిక చట్రాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, తద్వారా ఫైబ్రస్ స్ట్రోమాను హోస్ట్ కణాల ద్వారా పునరుత్పత్తి చేయవచ్చు. కొల్లాజెన్ ఆధారిత హీమోస్టాట్ కణజాలాలలో రక్త నష్టాన్ని తగ్గిస్తుంది మరియు కాలేయం మరియు ప్లీహం వంటి అవయవాలలో రక్తస్రావాన్ని నిర్వహించడానికి సహాయపడుతుంది.

చిటోసాన్ బయోమెడికల్ పరిశోధనలో మరొక ప్రజాదరణ పొందిన బయోపాలిమర్. చిటోసాన్ చిటిన్ నుండి తీసుకోబడింది, ఇది క్రస్టేసియన్లు మరియు కీటకాల యొక్క ఎక్సోస్కెలిటన్లో ప్రధాన భాగం మరియు ప్రపంచంలో రెండవ అత్యంత సమృద్ధిగా ఉండే బయోపాలిమర్.[7] చిటోసాన్ బయోమెడికల్ సైన్స్ కోసం అనేక అద్భుతమైన లక్షణాలను కలిగి ఉంది. చిటోసాన్ బయో కాంపాటబుల్, ఇది అత్యంత బయోయాక్టివ్, అంటే ఇది శరీరం నుండి ప్రయోజనకరమైన ప్రతిస్పందనను ప్రేరేపిస్తుంది, ఇది బయోడిగ్రేడ్ చేయగలదు, ఇది ఇంప్లాంట్ అనువర్తనాల్లో రెండవ శస్త్రచికిత్సను తొలగించగలదు, జెల్స్ మరియు ఫిల్మ్‌లను ఏర్పరుస్తుంది మరియు ఎంపిక చేసిన పారగమ్యత కలిగి ఉంటుంది. ఈ లక్షణాలు చిటోసాన్ యొక్క వివిధ బయోమెడికల్ అనువర్తనాలకు అనుమతిస్తాయి.

డ్రగ్ డెలివరీగా చిటోసాన్: చిటోసాన్ ప్రధానంగా డ్రగ్ టార్గెటింగ్ కోసం ఉపయోగించబడుతుంది ఎందుకంటే ఇది ఔషధ శోషణ మరియు స్థిరత్వాన్ని మెరుగుపరిచే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది. అదనంగా, క్యాన్సర్ నిరోధక ఏజెంట్లతో కలిపిన చిటోసాన్ క్యాన్సర్ కణజాలంలోకి ఉచిత ఔషధాన్ని క్రమంగా విడుదల చేయడం ద్వారా మెరుగైన క్యాన్సర్ నిరోధక ప్రభావాలను కూడా ఉత్పత్తి చేయగలదు.[15]

యాంటీ-మైక్రోబియల్ ఏజెంట్‌గా చిటోసాన్: చిటోసాన్ సూక్ష్మజీవుల పెరుగుదలను ఆపడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. ఇది ఆల్గే, శిలీంధ్రాలు, బ్యాక్టీరియా మరియు వివిధ ఈస్ట్ జాతుల గ్రామ్-పాజిటివ్ బ్యాక్టీరియా వంటి సూక్ష్మజీవులలో యాంటీమైక్రోబయల్ విధులను నిర్వహిస్తుంది.

కణజాల ఇంజనీరింగ్ కోసం చిటోసాన్ కాంపోజిట్: ఆల్జినేట్‌తో కలిపిన చిటోసాన్ పౌడర్ క్రియాత్మక గాయం డ్రెస్సింగ్‌లను ఏర్పరచడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ డ్రెస్సింగ్‌లు తేమతో కూడిన, బయో కాంపాటబుల్ వాతావరణాన్ని సృష్టిస్తాయి, ఇది వైద్యం ప్రక్రియలో సహాయపడుతుంది. ఈ గాయం డ్రెస్సింగ్ కూడా బయోడిగ్రేడబుల్ మరియు రంధ్రాల నిర్మాణాలను కలిగి ఉంటుంది, ఇది కణాలు డ్రెస్సింగ్‌లోకి పెరగడానికి అనుమతిస్తుంది.[7] అంతేకాకుండా, థియోలేటెడ్ చిటోసాన్లు (చూడండి థియోమర్లు) కణజాల ఇంజనీరింగ్ మరియు గాయం నయం చేయడానికి ఉపయోగించబడతాయి, ఎందుకంటే ఈ బయోపాలిమర్లు డైసల్ఫైడ్ బంధాల ద్వారా క్రాస్‌లింక్ చేయగలవు, స్థిరమైన త్రిమితీయ నెట్‌వర్క్‌లను ఏర్పరుస్తాయి.[16][17]

పారిశ్రామిక

ఆహారం: బయోపాలిమర్లు ఆహార పరిశ్రమలో ప్యాకేజింగ్, తినదగిన ఎన్‌క్యాప్సులేషన్ ఫిల్మ్‌లు మరియు ఆహారాల కోటింగ్ వంటి వాటి కోసం ఉపయోగించబడుతున్నాయి. పాలీలాక్టిక్ యాసిడ్ (PLA) దాని స్పష్టమైన రంగు మరియు నీటికి నిరోధకత కారణంగా ఆహార పరిశ్రమలో చాలా సాధారణం. అయితే, చాలా పాలిమర్లు హైడ్రోఫిలిక్ స్వభావాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు తేమకు గురైనప్పుడు క్షీణించడం ప్రారంభిస్తాయి. బయోపాలిమర్లు ఆహారాలను ఎన్‌క్యాప్సులేట్ చేసే తినదగిన ఫిల్మ్‌లుగా కూడా ఉపయోగించబడుతున్నాయి. ఈ ఫిల్మ్‌లు యాంటీఆక్సిడెంట్లు, ఎంజైమ్లు, ప్రోబయోటిక్లు, ఖనిజాలు మరియు విటమిన్లు వంటి వాటిని కలిగి ఉంటాయి. బయోపాలిమర్ ఫిల్మ్‌తో ఎన్‌క్యాప్సులేట్ చేయబడిన ఆహారం వీటిని శరీరానికి సరఫరా చేయగలదు.

ప్యాకేజింగ్: ప్యాకేజింగ్‌లో ఉపయోగించే అత్యంత సాధారణ బయోపాలిమర్లు పాలీహైడ్రాక్సీ ఆల్కనోయేట్లు (PHAs), పాలీలాక్టిక్ యాసిడ్ (PLA) మరియు స్టార్చ్. స్టార్చ్ మరియు PLA వాణిజ్యపరంగా అందుబాటులో ఉన్నాయి మరియు బయోడిగ్రేడబుల్, ఇవి ప్యాకేజింగ్ కోసం సాధారణ ఎంపికగా మారాయి. అయితే, వాటి బారియర్ లక్షణాలు (తేమ-బారియర్ లేదా గ్యాస్-బారియర్ లక్షణాలు) మరియు ఉష్ణ లక్షణాలు ఆదర్శంగా లేవు. హైడ్రోఫిలిక్ పాలిమర్లు నీటి నిరోధకతను కలిగి ఉండవు మరియు ప్యాకేజింగ్ ద్వారా నీటిని అనుమతిస్తాయి, ఇది ప్యాకేజీలోని విషయాలను ప్రభావితం చేస్తుంది. పాలీగ్లైకోలిక్ యాసిడ్ (PGA) అనేది గొప్ప బారియర్ లక్షణాలను కలిగి ఉన్న బయోపాలిమర్ మరియు ఇప్పుడు PLA మరియు స్టార్చ్ నుండి బారియర్ అడ్డంకులను సరిచేయడానికి ఉపయోగించబడుతోంది.

నీటి శుద్దీకరణ: చిటోసాన్ నీటి శుద్దీకరణ కోసం ఉపయోగించబడింది. ఇది ఫ్లోక్యులెంట్గా ఉపయోగించబడుతుంది, ఇది పర్యావరణంలో క్షీణించడానికి సంవత్సరాల కంటే కొన్ని వారాలు లేదా నెలలు మాత్రమే పడుతుంది. చిటోసాన్ చెలేషన్ ద్వారా నీటిని శుద్ధి చేస్తుంది. పాలిమర్ గొలుసు వెంట ఉన్న బంధన సైట్లు నీటిలోని లోహ అయాన్లతో బంధించి చెలేట్‌లను ఏర్పరిచే ప్రక్రియ ఇది. చిటోసాన్ తుఫాను మరియు మురుగునీటి శుద్ధిలో ఉపయోగించడానికి అద్భుతమైన అభ్యర్థిగా చూపబడింది.[18]

పదార్థాలుగా

కొన్ని బయోపాలిమర్లు- PLA, సహజంగా లభించే జీన్, మరియు పాలీ-3-హైడ్రాక్సీబ్యూటిరేట్ వంటివి ప్లాస్టిక్‌లుగా ఉపయోగించవచ్చు, ఇవి పాలిస్టైరిన్ లేదా పాలీఎథిలిన్ ఆధారిత ప్లాస్టిక్‌ల అవసరాన్ని భర్తీ చేస్తాయి.

కొన్ని ప్లాస్టిక్‌లను ఇప్పుడు 'డిగ్రేడబుల్', 'ఆక్సీ-డిగ్రేడబుల్' లేదా 'UV-డిగ్రేడబుల్' అని పిలుస్తారు. అంటే అవి కాంతి లేదా గాలికి గురైనప్పుడు విచ్ఛిన్నమవుతాయి, కానీ ఈ ప్లాస్టిక్‌లు ప్రధానంగా (98 శాతం వరకు) చమురు ఆధారితమైనవి మరియు ప్రస్తుతం ప్యాకేజింగ్ మరియు ప్యాకేజింగ్ వేస్ట్ (94/62/EC)పై యూరోపియన్ యూనియన్ డైరెక్టివ్ ప్రకారం 'బయోడిగ్రేడబుల్'గా ధృవీకరించబడలేదు. బయోపాలిమర్లు విచ్ఛిన్నమవుతాయి మరియు కొన్ని గృహ కంపోస్టింగ్కు అనుకూలంగా ఉంటాయి.[19]

బయోపాలిమర్లు (పునరుత్పాదక పాలిమర్లు అని కూడా పిలుస్తారు) ప్యాకేజింగ్ పరిశ్రమలో ఉపయోగం కోసం జీవద్రవ్య నుండి ఉత్పత్తి చేయబడతాయి. జీవద్రవ్య చక్కెర దుంపలు, బంగాళాదుంపలు లేదా గోధుమలు వంటి పంటల నుండి వస్తుంది: బయోపాలిమర్లను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించినప్పుడు, వీటిని ఆహారేతర పంటలుగా వర్గీకరిస్తారు. వీటిని క్రింది మార్గాల ద్వారా మార్చవచ్చు:

చక్కెర దుంప > గ్లైకోనిక్ యాసిడ్ > పాలీగ్లైకోనిక్ యాసిడ్

స్టార్చ్ > (కిణ్వ ప్రక్రియ) > లాక్టిక్ యాసిడ్ > పాలీలాక్టిక్ యాసిడ్ (PLA)

జీవద్రవ్య > (కిణ్వ ప్రక్రియ) > బయోఇథనాల్ > ఈథీన్ > పాలీఎథిలిన్

అనేక రకాల ప్యాకేజింగ్‌లను బయోపాలిమర్లతో తయారు చేయవచ్చు: ఆహార ట్రేలు, పెళుసైన వస్తువులను రవాణా చేయడానికి బ్లోన్ స్టార్చ్ పెల్లెట్లు, చుట్టడానికి సన్నని ఫిల్మ్‌లు.

పర్యావరణ ప్రభావాలు

బయోపాలిమర్లు స్థిరంగా, కార్బన్ న్యూట్రల్‌గా మరియు ఎల్లప్పుడూ పునరుత్పాదకమైనవి, ఎందుకంటే అవి నిరవధికంగా పెంచగలిగే మొక్క లేదా జంతు పదార్థాల నుండి తయారవుతాయి. ఈ పదార్థాలు వ్యవసాయ పంటల నుండి వస్తాయి కాబట్టి, వాటి ఉపయోగం స్థిరమైన పరిశ్రమను సృష్టించగలదు. దీనికి విరుద్ధంగా, పెట్రోకెమికల్స్ నుండి తీసుకోబడిన పాలిమర్ల కోసం ఫీడ్‌స్టాక్‌లు చివరికి క్షీణిస్తాయి. అదనంగా, బయోపాలిమర్లు కార్బన్ ఉద్గారాలను తగ్గించే మరియు వాతావరణంలో CO2 పరిమాణాలను తగ్గించే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి: దీనికి కారణం అవి క్షీణించినప్పుడు విడుదలయ్యే CO2 వాటిని భర్తీ చేయడానికి పెంచిన పంటల ద్వారా తిరిగి గ్రహించబడుతుంది: ఇది వాటిని కార్బన్ న్యూట్రల్కు దగ్గరగా చేస్తుంది.

దాదాపు అన్ని బయోపాలిమర్లు సహజ వాతావరణంలో బయోడిగ్రేడబుల్: అవి సూక్ష్మజీవుల ద్వారా CO2 మరియు నీరుగా విచ్ఛిన్నమవుతాయి. ఈ బయోడిగ్రేడబుల్ బయోపాలిమర్లు కంపోస్టబుల్ కూడా: వీటిని పారిశ్రామిక కంపోస్టింగ్ ప్రక్రియలో ఉంచవచ్చు మరియు ఆరు నెలల్లోపు 90% విచ్ఛిన్నమవుతాయి. ఇలా చేసే బయోపాలిమర్లను యూరోపియన్ స్టాండర్డ్ EN 13432 (2000) ప్రకారం 'కంపోస్టబుల్' గుర్తుతో గుర్తించవచ్చు. ఈ గుర్తుతో గుర్తించబడిన ప్యాకేజింగ్‌ను పారిశ్రామిక కంపోస్టింగ్ ప్రక్రియలలో ఉంచవచ్చు మరియు ఆరు నెలలు లేదా అంతకంటే తక్కువ సమయంలో విచ్ఛిన్నమవుతాయి. కంపోస్టబుల్ పాలిమర్‌కు ఒక ఉదాహరణ 20μm కంటే తక్కువ మందం ఉన్న PLA ఫిల్మ్: అంతకంటే ఎక్కువ మందం ఉన్న ఫిల్మ్‌లు "బయోడిగ్రేడబుల్" అయినప్పటికీ కంపోస్టబుల్‌గా అర్హత పొందవు.[20] ఐరోపాలో హోమ్ కంపోస్టింగ్ ప్రమాణం మరియు సంబంధిత లోగో ఉంది, ఇది వినియోగదారులు ప్యాకేజింగ్‌ను గుర్తించడానికి మరియు వారి కంపోస్ట్ కుప్పలో పారవేయడానికి వీలు కల్పిస్తుంది.[19]

ఇవి కూడా చూడండి

మూలాలు

  1. ↑ 1.0 1.1 (2021). "Applications of Discrete Synthetic Macromolecules in Life and Materials Science: Recent and Future Trends". Advanced Science. 2021 (2004038) 1–22. doi:10.1002/advs.202004038.
  2. ↑ (2014). biopolymers. Gold Book. doi:10.1351/goldbook.B00661.
  3. ↑ Stupp, S.I and Braun, P.V., "Role of Proteins in Microstructural Control: Biomaterials, Ceramics & Semiconductors", Science, Vol. 277, p. 1242 (1997)
  4. ↑ O'Lenick, Anthony; Jr.; LLC, Siltech. (2010-01-20). Comparatively Speaking: Proteins vs. DNA vs. Sugars. Cosmetics & Toiletries.
  5. ↑ Minchin, Steve; Lodge, Julia. (2019-10-16). Understanding biochemistry: structure and function of nucleic acids. Essays in Biochemistry. 63 (4) 433–456. doi:10.1042/EBC20180038.
  6. ↑ Sauer, Sascha; Reinhardt, Richard; Lehrach, Hans; Gut, Ivo G.. (November 2006). Single-nucleotide polymorphisms: analysis by mass spectrometry. Nature Protocols. 1 (4) 1761–1771. doi:10.1038/nprot.2006.257.
  7. ↑ 7.0 7.1 7.2 7.3 (2015). "Biomedical Biopolymers, their Origin and Evolution in Biomedical Sciences: A Systematic Review". Journal of Clinical and Diagnostic Research. 9 (9) ZE21–ZE25. doi:10.7860/JCDR/2015/13907.6565.
  8. ↑ (2007-04-01). Carbon fiber from natural biopolymer Bombyx mori silk fibroin with iodine treatment. Carbon. 45 (5) 1035–1042. doi:10.1016/j.carbon.2006.12.015.
  9. ↑ 9.0 9.1 (2016-03-09). Biopolymers – Application in Nanoscience and Nanotechnology. Recent Advances in Biopolymers. ISBN 978-953-51-4613-1. doi:10.5772/62225.
  10. ↑ Araújo, Renan N.; Bitencourt, Bruna S.; de Aguiar, Samile B.; Sponchiado, Pedro A. I.; Kirsten, Petrus N.; Tessaro, Larissa; Ramos, Ana Paula; Augusto, Pedro E. D.; Maniglia, Bianca C.. (2026-04-08). Recent Advances on Starch-Based Biomaterials: A Review. ACS Polymers Au. 6 (2) 520–534. doi:10.1021/acspolymersau.5c00188.
  11. ↑ (2026-05-05). Cellulose. Wikipedia.
  12. ↑ (2025-02-21). Innovative Development of Kodo Millet (Paspalum scrobiculatum)-Based Functional Edible Cups Modified with Hibiscus Powder and Guar Gum: An Eco-Efficient Resource Utilization. ACS Food Science & Technology. 5 (2) 788–799. doi:10.1021/acsfoodscitech.4c00985.
  13. ↑ (2017-01-01). "Biopolymers in Medical Implants: A Brief Review". Procedia Engineering. 200 236–243. doi:10.1016/j.proeng.2017.07.034.
  14. ↑ 14.0 14.1 (September 2015). "Biomedical Biopolymers, their Origin and Evolution in Biomedical Sciences: A Systematic Review". Journal of Clinical and Diagnostic Research. 9 (9) ZE21–ZE25. doi:10.7860/JCDR/2015/13907.6565.
  15. ↑ (2012). "Chitosan-based drug delivery systems". European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 81 (3) 463–469. doi:10.1016/j.ejpb.2012.04.007.
  16. ↑ (2021). "Thiolated Chitosans: A Multi-talented Class of Polymers for Various Applications". Biomacromolecules. 22 (1) 24–56. doi:10.1021/acs.biomac.0c00663.
  17. ↑ (2019). "Thiolated polymers: Bioinspired polymers utilizing one of the most important bridging structures in nature". Adv Drug Deliv Rev. 151-152 191–221. doi:10.1016/j.addr.2019.04.007.
  18. ↑ (2018). "Chitosan for wastewater treatment". Polymer International. 67 (1) 7–14. doi:10.1002/pi.5464.
  19. ↑ 19.0 19.1 NNFCC Renewable Polymers Factsheet: Bioplastics.
  20. ↑ NNFCC Newsletter – Issue 5. Biopolymers: A Renewable Resource for the Plastics Industry.

బయటి లింకులు

మూలం: ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Biopolymer” వ్యాసానికి అనువాదం. మూల వ్యాసం: https://en.wikipedia.org/wiki/Biopolymer ఈ అనువాదం స్వయంచాలకంగా రూపొందించబడింది.

Retrieved from "https://ltrc.sciwiki.in/index.php?title=బయోపాలిమర్&oldid=3986"