Igor Petrushenko /

polymeerejä on monessa muodossa. Monet ihmiset tietävät synteettisistä ihmisen valmistamista polymeereistä, joita nähdään jokapäiväisessä elämässä – yleisesti muovituotteiden muodossa – mutta on myös runsaasti luonnollisia ja biologisia polymeerimateriaaleja. Luonnon-ja biologiset polymeerit ovat erityinen luokka, joka tunnetaan nimellä hiilihydraattipolymeerit, ja tässä artikkelissa tarkastelemme joitakin sovelluksia, joissa hiilihydraattipolymeerejä käytetään.

on olemassa monia erilaisia hiilihydraattipolymeerejä, joita esiintyy kaikkialla elimistössä ja muissa biologisissa materiaaleissa, usein polysakkaridien muodossa – pitkiä syklisten sokeriryhmien ketjuja, jotka ovat yhteydessä toisiinsa happisillan kautta. Hiilihydraatit ovat usein disakkarideja, jotka ovat kaksi syklistä sokeriyksikköä sitoutuneet toisiinsa, ja nämä hiilihydraattimolekyylit voivat laajentua edelleen polysakkaridi-biomolekyyleiksi. Näillä polysakkarideilla voi olla hyvin pitkät molekyylipituudet, ja niitä kutsutaan usein hiilihydraattipolymeereiksi.

vaikka erilaisia hiilihydraattipolymeerejä on monia, ne ryhmitellään usein varahiilihydraattipolymeereiksi, rakenteellisiksi hiilihydraattipolymeereiksi ja suojaaviksi hiilihydraattipolymeereiksi riippuen niiden suorittamasta kehon sisäisestä funktiosta. Yleisimpiä luonnossa esiintyviä hiilihydraattipolymeerejä ovat selluloosa, tärkkelys, dekstriinit ja syklodekstriinit, kitiini ja kitosaani, hyaluronihappo ja erilaiset kumit (karrageeni, ksantaani jne.).

Hiilihydraattipolymeerit ovat ympäristöystävällinen vastaus synteettisille polymeereille, ne ovat edullisia, niitä on runsaasti, ne ovat uusiutuvia ja niitä voidaan helposti muokata materiaaleiksi, joilla on ylivertaiset ominaisuudet. Näistä syistä hiilihydraattipolymeerien käyttö erilaisissa kaupallisissa sovelluksissa on herättänyt viime vuosina paljon kiinnostusta.

alla käydään läpi näiden yleisten hiilihydraattipolymeerien laajemmin käytettyjä sovelluksia, mutta lista ei ole tyhjentävä.

lääkejakelu

koska hiilihydraattipolymeerit ovat elimistössä esiintyviä biomolekyylejä, niillä on mahdollisuus olla erinomaisia lääkeaineiden annosteluastioita niiden luontaisen biologisen yhteensopivuuden ja kyvyn erittyä elimistöstä lääkkeiden antamisen jälkeen.

niitä on toki muokattava ensin, mutta raakana lähtöaineena tietyillä materiaaleilla on suuri potentiaali hyaluronihapon ja kitosaanin johtaessa tietä. Näistä materiaaleista on valmistettu hydrogeelejä, liposomeja, mikropartikkeleita ja rakeita, jotka voivat kuljettaa monenlaisia lääkkeitä ihon ja suun kautta.

sekä lääkkeiden toimittamisessa että edelleen lääketieteessä hyaluronihappoa on käytetty myös lääketieteellisissä haavalääkkeissä.

korroosionkestävyys

Hiilihydraattipolymeerejä on myös mainostettu molekyyliluokaksi, joka voi estää metalleja syöpymästä toimimalla kemiallisena inhibiittorina. Kemiallisia inhibiittoreita voidaan käyttää suojaamaan metalleja pH: n, lämpötilan ja kosteuden muutoksilta sekä mahdollisilta muutoksilta laitteessa, jossa niitä käytetään – kuten elektrolyytin muutoksilta akkujärjestelmässä.

Hiilihydraattipolymeerejä kokeillaan muihin kemikaaleihin verrattuna, koska ne ovat vähemmän myrkyllisiä, edullisempia, ympäristölle vähemmän haitallisia (ympäristöystävällisempiä) ja niitä on helposti saatavilla. Monilla hiilihydraattipolymeereillä on ainutlaatuinen korroosiota ehkäisevä mekanismi, jossa niillä on erityisiä absorptiokeskuksia, jotka voivat absorboida erilaisia molekyylejä, jotka aiheuttaisivat metallin syöpymisen.

inhiboiva keskus johtuu siitä, että pitkien ketjujen sykliset renkaat pystyvät muodostamaan sidoksia saapuvien molekyylien kanssa ja siten vangitsemaan korroosiota indusoivat molekyylit.

Katalyysissä

Hiilihydraattipolymeereillä on potentiaalia myös heterogeenisessä katalyysissä – eli katalyysissä, jossa katalyytti on eri aineen tilassa / faasissa kuin reaktantit, esim., kiinteä pinta, jossa on nestemäisiä reaktantteja.

hiilihydraattipolymeerien käyttö on laajentunut tärkkelyksen, selluloosan ja kitosaanin käyttöön katalyyttisinä pinnoina, joissa hiilihydraattipolymeerit toimivat reaktion tukipintana.

hiilihydraattipolymeerien kokeilemiseen katalyysisovelluksissa on monia syitä, kuten fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien virittämisen helppous, toivottavien funktionaalisten ryhmien olemassaolo, vähäinen myrkyllisyys ja korkea lämpöstabiilius.

polttokennot

toinen kiinnostava alue on polttokennot. Polttokennosovelluksissa kitosaania, tärkkelystä, selluloosaa ja glykogeenin hiilihydraattipolymeeriä on käytetty lähtöaineena vaihtoehtoisilla synteettisillä reiteillä uusien edullisten ja ympäristöystävällisempien polymeerielektrolyyttien tuottamiseksi. Näissä sovelluksissa niiden tavoitteena ei ole olla tehokkaampia vaan tarjota vähemmän myrkyllinen ja halvempi vaihtoehto vallitsevalle tilanteelle.

kitosaania on myös mainostettu materiaalina, jota voidaan käyttää polttokennojen protoninvaihtokalvossa, koska sen fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia voidaan helposti muokata vastaamaan näiden kalvojen vaatimuksia, kuten alhaista metanolin läpäisevyyttä ja hydrofobisuutta.

Sources and Further Reading

• ”Recent Developments on the Application of Carbat Polymers” – Olatunde O. C. and Azeez M. A., IOSR Journal of Applied Chemistry, 2018, doi: 10.9790/5736-1107016880

Vastuuvapauslauseke: Tässä esitetyt näkemykset ovat kirjoittajan yksityishenkilönä esittämiä näkemyksiä, eivätkä ne välttämättä edusta AZoM.com rajoitettu T / A AZoNetwork omistaja ja operaattori tämän sivuston. Tämä vastuuvapauslauseke on osa tämän sivuston käyttöehtoja.

lainaukset