Şekil Hafızalı Polimerler Biyolojik Aktiviteye Yanıt Veriyor
Syracuse ve Bucknell Üniversiteleri, biyolojik aktiviteye yanıt veren şekil hafızalı bir polimer tasarladı.
Çalışmayı yürüten doktora öğrencisi Shelby Buffington açıklıyor: “Enzimatik aktiviteye yanıt olarak şeklini değiştiren bir şekil hafızalı polimerin ilk örneğini tasarladık. Bu polimer, ilk kez direkt olarak hücresel aktiviteye yanıt veriyor.”
Şekil hafızalı polimerler (SMP’ler) – ya da ‘akıllı materyaller’- termal, elektriksel ya da kimyasal tetikleyicilere yanıt olarak konfigürasyonlarını değiştirirler. Bu materyaller geçici olarak başka bir şekle girdikten sonra hafızalarındaki orijinal şekillerine dönebilirler. Çoğu şekil hafızalı polimerin iyileşme sıcaklığı biyolojik sistemler için çok yüksektir. Ancak son zamanlarda vücut sıcaklığına yakın sıcaklıklarda, fototermal olarak uyarılmış sitolojik uyumlu şekil hafızalı polimerler de görülüyor. Bu SMP’ler; hücrelerin mekanik davranışları hakkındaki araştırmalarda, kemik gelişiminde, kıkırdak ve sinir hücrelerinin mühendisliğinde ve bakterilerin biyofilmlerinin kontrolünde kullanılıyor. Fakat şimdiye kadar hiçbir SMP’nin direkt olarak biyolojik aktivite ile tetiklendiği görülmedi.
James H. Henderson’ın ekibi tarafından tasarlanan iki bileşenli akıllı materyal, poli (e-caprolactone) ya da PCL ve Pellethane denen polieter bazlı bir poliüretan termoplastik içermektedir. Bu içerikler enzim aktivitesi ile indirgenmiştir ve enzimatik olarak stabildirler. Ekip, iki polimerden birbirine girmiş lifler yaratmak için elektrospinning kullandı. Bu lifler ile esnek yığınlar elde edilebiliyor.
Buffington “Birbirine geçmiş lif yığınları; liflerin doğasından dolayı yumuşak, elastomerik ve anizotrop mekanik özellikler gösteren bir yapıya sahiptir.” diyor.
Geçici bir şekil aldıktan sonra, bir enzime maruz bırakılan materyal orijinal konfigürasyonuna geri döner. Çünkü şekli düzelten bileşen PCL indirgenmiştir. Ekip, SMP kompozit yığınlarının hücre kültür şartları altında toksik etkileri olmayan enzim aktivitesine karşılık olarak daralıp, sıklaştığını gösteriyor.
Açıklamaya devam ediyor: “PCL’nin doğal kristalinitesi geçici şekli tutuyor ancak materyal enzimatik olarak indirgendikçe kristalitler, güçlü bir elastomer olan Pellethane’i açığa çıkararak parçalanıyorlar. Böylece tercih edilen şekle dönülüyor.”
Materyalin orijinal şekline dönmesinin yaklaşık olarak bir hafta sürmesi ve bu olayın sadece en yüksek enzimatik konsantrasyonlarda gerçekleşmesi, prosesi yavaş kılıyor. Yine de araştırmacılar, yeni SMP’lerin enzimatiklerinin olanak sağlaması sayesinde direkt olarak hücre davranışına yanıt vermesiyle geniş kullanım alanlarına sahip olacağına inanıyor.
Buffington, bir örnek olarak; eğer enzimatik olarak yanıt veren bir SMP’yi bir yarığın üzerine koyarsak, SMP’nin yavaşça yarığı kapatacak şekilde bir gerilim kuvveti uygulayacağına, dokunun yeniden şekil alacağına ve PCL’nin indirgeneceğine dikkat çekiyor.
Bulgular, SMP’lerin yeni bir tetikleyicisini ve enzime yanıt veren materyallere (ERM) karşı kapasitelerini gösteriyor. Bunlar da biyolojik ve medikal uygulamaları; örneğin ilaç taşınması, doku yenilenmesi, kök hücre kültürünü ve biyosensörleri ilgilendiriyor.
Kaynak: materialstoday.com
