Biyoparçalanabilir polimerler, doğal
mikrobiyolojik ve kimyasal prosesler sonucunda kendiliğinden parçalanan polimerik
malzemelerdir.
Sentetik biyoparçalanabilir polimerler insan
aktivitesinin iki alanında birinci derecede önemlidir; tıp ve çevre koruması.
Plastik ambalaj üretiminde kullanılan
polimerlerin çoğu biyoinerttir (polietilen, polipropilen, polietilen tereftalat,
polistiren v.s.) ve doğal koşullar altında uzun süre bozulmazlar;
bozulabilmeleri için özel veya geri dönüşüm prosesleri gerekir. Her iki proses
de enerji ve emek yoğun bir iştir ve çevre kirliliğini tamamen önlemez.
Son yıllarda, ambalajlama için geleneksel
polimerik malzemelere benzer performansa sahip biyoparçalanabilir polimerler
(mikroorganizmalar da dahil olmak üzere çevresel faktörler tarafından hızla
bozunan) üretmek için pek çok araştırma ve çalışma yapılmıştır. Bazı ülkelerde
(Japonya, ABD, bazı AB ülkeleri) ambalaj malzemelerinin önemli bir kısmı zaten
biyoparçalanabilir malzemelerden üretilmektedir.
Tipik bazı biyoparçalanabilir malzemelere
örnekler: Biyopol (ICI, İngiltere) polihidroksibutirat ve polihidroksivalerat
kopolimer esaslıdır. Novon (Wamer-Lampert&Co, USA) hidroksikarboksilik asit ve laktit
esaslıdır. Biocell (Fransa) çeşitli katkı maddeleri ve plastikleştiriciler ile
selüloz asetata dayanır. Mater-Bi (Novomot, Itala) doğal ve sentetik biyoparçalanabilir
oligomerlerin eklenmesiyle poliamid-6'ya (6.6) dayanılarak hazırlanır. TONE (U.S) kaprolaktam esaslıdır, açık havada
biyoparçalanabilir.
Bu alanda önemli bir gelişme, biyoparçalanabilir polimerlere ve
organo-modifiye tabakalı silikatlara (özel olarak işlenmiş doğal kil) dayalı
nanokompozitlerin kullanılmasıdır; bunlar, gelişmiş mekanik ve termal
özelliklere sahip olan ve aynı zamanda polimerin daha düşük kristallik
derecesine ve parçalanmasını sağlayan başlatıcının kilin ara tabakasına
interkalasyonuna bağlı olarak daha hızlı bir oranda ayrışabilen polimerlerdir.
Biyoparçalanma
prosesinde makromoleküller önce düşük molekül ağırlıklı fragmanlara
(oligomerler) ayrılır, daha sonra bakteriler tarafından parçalanır; son ürünler
karbondioksit ve sudur.
Tıpta kullanılan
biyoparçalanabilir polimerler, canlı bir organizmanın vücut sıvılarıyla temasa
girdiğinde, molekül ağırlığını değiştirmeden çözebilir veya biyoparçalanmaya
uğrayabilir. Biyoparçalanma mekanizmaları hidroliz (oligomerik ve monomerik
ürünlerin oluştuğu), enzimatik hidroliz ve fagositik tahribattır (vücudun
koruyucu bir hücresel yanıtı). Uygulamada biyoparçalanma hızı, bu faktörlerin
tüm etkilerine bağlıdır.
Tıpta yaygın olarak
kullanılan biyoparçalanabilir bir polimer, örneğin, suda çözünür polimer bazlı
ameliyat dikişidir. Doku mühendisliğinde kullanılan ilk biyomalzemeler, laktik asit (PLA,
polilaktat) ve glikolik asit (PGA, poliglikolit) gibi organik asitlerden
üretilen biyoparçalanabilir sentetik polimerlerdi. Organik asit matrisler cilt, kemik, kıkırdak, tendon, kas (çizgili,
pürüzsüz ve kalp), ince bağırsak, v.s. gibi organ ve dokularla ilgili
mühendisliğin temelini oluşturmuştur. Kollajen, kitosan ve alginat, biyomatris
malzemeler arasında özel bir yere sahiptir. Kollajenin (hayvan dokularının
protein fraksiyonu) antijenik özellikleri yoktur. Alginat, deniz yosunlarından
bir polisakarittir. Kitosan, kabuklu hayvanların ve yumuşakçaların kitin kabuklarından
türetilmiş azot içeren bir polisakkarittir.
Biyoparçalanabilir
polimerler, kontrollü ilaç verme sistemlerinde ilaç taşıyıcıları olarak
kullanılabilir.
Biyoparçalanabilir polimerlerin
sınıflandırılması
