نانوپلیمرها؛ معرفی و کاربرد
1. مقدمه
خواص مواد پلیمری به شدت وابسته به اندازه و مورفولوژی آنهاست. تفاوت رفتار پلیمرهای آلی در مقیاس نانومتر نسبت به نمونه های توده و مشخصه های طیفی این مواد، گواه این مدعاست. همچنین وابستگی طیف های UV و IR به اندزه ذرات، به دفعات مشاهده شده است. با توجه به وابستگی ذاتی خواص مکانیکی و ترموفیزیکی (خواص فیزیکی وابسته به دما نظیر: کشش، سختی و...) پلیمرها به ابعادشان، قابلیت تهیه و کنترل مواد پلیمری در مقیاس نانومتر برای بهبود خواص و گسترش کاربردشان در طیف وسیعی از صنایع از رهایش دارو در پزشکی تا صنایع الکترونیکی شامل: سلولهای فتوولتائیک، باتریهای پلاستیکی و دیودهای نشر نور حائز اهمیت است. به همین دلیل، روش های مختلفی پلیمریزاسیون اعم از شیمیایی و الکتروشیمیایی همگی مترصدند تا ساختارهای نانوذره، نانو و میکرولوله و نانوالیاف را از پلیمرها تهیه نمایند.
اندازه کوچک‌ترین بعد یک نانوساختار پلیمری می‌بایست در محدوده 1 تا 100 نانومتر قرار گیرد و این در صورتی است که اندازه مارپیچ یک زنجیر پلیمری در محلولی رقیق، در این محدوده قرار دارد. هرچند که این مارپیچ‌ها از نظر ساختاری چندان پایدار نبوده و با زمان محتمل تغییرات می‌شوند.
از جمله پلیمرهایی که در بحث نانومواد جایگاه ویژه‌ای دارند، پلیمرهای رسانا می‌باشند. پلیمرهای رسانا که در طول سه دهه اخیر توجه زیادی را به خود معطوف داشته‌اند، به سبب تغییر در خواص نوری و الکتریکی‌شان در ابعاد نانومتر، محتمل‌ترین سیستم‌ها برای کاربردهای نانوالکترونیک می‌باشند. خانواده پلی‌آنیلین نمونه‌ای از این پلیمرهاست. نظر به این‌که پلی‌آنیلین می‌تواند مورفولوژی‌های تک‌بعدی نظیر نانولوله، نانوسیم، نانوذرات کلوئیدی و نانوالیاف را تولید نماید؛ تحقیقات زیادی متوجه آن است.
2. کاربردهای نانوپلیمرها
1-2) 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.
2-2) 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.
3-2) 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.
4-2) 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.
نویسنده:مریم ملک دار
