Kimyagerler Kafeinden Esnek Polimer Jel Üretti

Fotoğraf : 

Kafein, insanları uyanık tutması özelliği ile bilinir, ancak MIT ve Brigham ve Kadınlar Hastanesi’ndeki bir grup araştırmacı, bu kimyasal uyarıcının yeni bir kullanım alanını ortaya çıkardılar: Polimer malzemelerin oluşumunu katalize etmek.

Kafeini katalizör olarak kullanarak araştırmacılar, ilaç dağıtımı ve diğer tıbbi uygulamalarda kullanabilecek yapışkan, biyo-uyumlu jellerin üretimi için yeni bir yöntem tasarladılar.

“Polimerik jel ve diğer materyallerin sentezlenmesi ve çapraz bağlanması için çoğu sentetik yaklaşım, biyolojik ilaçlar gibi hassas maddelere zarar verebilecek katalizörleri veya koşulları kullanır. Buna karşılık, biz burada yeşil kimya ve yaygın gıda bileşenleri kullandık, ”diyor, MIT’deki David H. Koch Enstitüsü Profesörü ve çalışmanın kıdemli yazarlarından biri olan Robert Langer. “Bu yeni materyallerin yeni tıbbi cihazlar ve ilaç dağıtım sistemleri oluşturulmasında yararlı olabileceğine inanıyoruz.”

Biyomateryaller dergisinde yer alan makalelerinde, araştırmacılar, jelleri iki antimalaryal ilaçla yükleyebileceklerini ve malzemenin diğer ilaç türlerini taşımak için de kullanılabileceğini düşünüyorlardı. Araştırmacılar, bu tür materyallerle taşınan ilaçların çiğnenmesinin veya yutulmasının daha kolay olabileceğini söylüyor.

MIT’nin Koch Bütünleştirici Kanser Araştırmaları Enstitüsü’nde araştırma görevlisi ve Brigham ve Kadın Hastanesi’nde gastroenterolog ve biyomedikal mühendis ve ayrıca makalenin kıdemli yazarı olan Giovanni Traverso, “Özellikle de kapsül ve tabletleri yutma güçlüğü çeken çocuklar gibi hasta popülasyonları için gerçekten etkileyici.” diyor

Kafein Dalgalanması

Polimer jel üretmek için genellikle metal katalizör gerekir ki bunlar da jel oluştuktan sonra malzemede herhangi bir katalizör kalması durumunda tehlikelidirler. MIT ekibi, katalizörleri ve başlangıç malzemesi besin maddelerine ve sindirimi güvenli olan diğer materyallere dayanan malzemeleri kullanarak jel yapmak için yeni bir yol bulmak istedi.

Traverso, ‘‘Hedefimiz üretim yöntemini basitleştirmeye çalışmak ve daha güvenilir bir potansiyeli olan katalizör kullanarak güvenilir bir profil sunmaktı.’’ diyor.

Kafein daha önce kimyasal sentez için kullanılmamasına rağmen, bitkiden türetilmiş olması ve zayıf bir baz olarak hareket edebilmesi, diğer bir deyişle protonları diğer moleküllerden yavaşça kopartabilmesinden dolayı araştırmacıların dikkatini çekmiştir. Aynı zamanda, bu jelleri oluşturmak için gerekli kimyasal reaksiyon tipini – polyester oluşturmak için ester bağlarının oluşumu- katalize etmek için kullanılan bazı organik zayıf bazlara da benzer bir yapıya sahiptir.

DiCiccio, “Poliesterler, biyolojik olarak türetilmiş kaynaklardan yapılan yutulabilir malzemelerin tasarımına imkan sağlıyor” diyor. ‘‘Ancak, bu molekülleri istenmeyen reaksiyonlara neden olmadan veya süper yüksek ısıya ihtiyaç duymadan zincirlemek için yeterince hafif katalizörler mevcut değildi. Yeni platformumuz, ucuz malzeme ve geniş çapta erişilebilir kimya malzemeleri kullanarak bu soruna zarif bir çözüm sunuyor.”

Araştırmacılar, bitkiler tarafından üretilen bir başka yenebilir materyal olan sitrik asitin, ilaçlarda ve diş macunu gibi tüketici ürünlerinde yıllardır kullanılan bir biyo-uyumlu polimer olan polietilen glikol (PEG), ile birlikte bir polimer ağı oluşturmak için kafeini kullanmaya karar verdiler.

Sitrik asit ve PEG ile karıştırıldığında ve biraz ısıtıldığında, kafein PEG içinde oksijen içeren bir halka açar ve sitrik asit ile reaksiyona girerek, PEG ve sitrik asidin moleküllerini içeren dalga şeklinde zincirler oluşturur. Karışımda ilaç molekülleri varsa, onlar da zincirlere dahil olur.

Karıştır ve Eşleştir

Araştırmacılar, bu polimerlerin içine iki sıtma ilacı, artesunat ve piperazin yüklenebileceğini gösterdi. Ayrıca bileşimin değiştirilmesiyle jelin kimyasal ve mekanik özelliklerini de değiştirebiliyorlar. PEG veya polipropilen glikol adı verilen başka bir polimer içeren jeller üretebildikleri gibi, bu iki polimeri farklı oranlarda içeren jeller de oluşturdular. Böylelikle malzemenin mukavemeti, yüzey yapısı ve ilaçların salındığı hız gibi özellikleri kontrol etmeleri sağlanıyor.

Traverso, “Uygulamanın ne olabileceğine veya hangi ilaçların kullanıldığına bağlı olarak, en uygun karışımı bulmak için karıştırıp eşleştirebilirsiniz” diyor.

Jeller aynı zamanda, nilüfer yapraklarında olduğu gibi, suyun püskürtülmesini sağlayan yapraklarının yüzeyinde bulunan mikro-mimari gibi kalıplarla da basılabilir. Malzemenin yüzey özelliklerini değiştirmek, araştırmacıların jellerin sindirim sistemi boyunca ne kadar hızlı veya yavaş hareket ettiğini kontrol etmelerine yardımcı olabilir.

Elde edilen jeller, yaklaşık bir fincan çayda bulunabilecek kadar az miktarda kafein içerir. Ön güvenlik testlerinde, araştırmacılar dört tip insan hücresinde veya farelerde zararlı herhangi bir etki bulmamıştır.

Kaynak : scitechdaily.com