Language
Country/Area
No result found
Sức mạnh bí ẩn của polyme sinh học: Chúng đóng vai trò quan trọng như thế nào trong tự nhiên?
Trong tự nhiên, polyme sinh học là khối xây dựng của sự sống và chúng tồn tại ở nhiều dạng khác nhau trong nhiều loại sinh vật. Biopolyme là các polyme tự nhiên được tạo ra bởi các tế bào sống tạo thành các phân tử lớn hơn thông qua liên kết cộng hóa trị của các đơn vị đơn phân. Các polyme sinh học được chia thành ba loại chính dựa trên các monome được sử dụng và cấu trúc của polyme sinh học được hình thành: polyme nucleotide, polyme peptide và polysacarit. Những chất tự nhiên độc đáo này đóng một vai trò không thể thay thế trong việc duy trì sự sống.
Đặc điểm cấu trúc của polyme sinh học cho phép chúng đóng vai trò quan trọng trong sự sống.
Các polyme sinh học được chia thành axit nucleic (chẳng hạn như RNA và DNA), polypeptide (chẳng hạn như protein, bao gồm collagen, Actin và fibrin) và polysacarit (chẳng hạn như tinh bột, cellulose và alginate). Mỗi loại polyme sinh học này có thành phần hóa học và chức năng sinh học khác nhau và được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghiệp thực phẩm, sản xuất, đóng gói và y sinh.
Sự khác biệt giữa polyme sinh học và polyme tổng hợp
Một điểm khác biệt chính giữa polyme sinh học và polyme tổng hợp là cấu trúc của chúng. Tất cả các polyme đều được tạo thành từ các đơn vị lặp lại gọi là monome, nhưng các polyme sinh học có xu hướng có cấu trúc rõ ràng hơn. Các polyme này thường gấp lại một cách tự nhiên thành các hình dạng cụ thể, nhỏ gọn xác định chức năng sinh học của chúng. Mặt khác, hầu hết các polyme tổng hợp đều có cấu trúc ngẫu nhiên hơn.
Bản chất độc đáo của polyme sinh học làm cho các đặc tính sinh học của chúng có tính lặp lại và dự đoán cao.
Không giống như polyme tổng hợp, polyme sinh học thường có cấu trúc tương tự nhau, có cùng trình tự và khối lượng monome, hiện tượng này được gọi là hiện tượng đơn phân tán. Điều này làm cho polyme sinh học có lợi thế trong nhiều ứng dụng sinh học, đặc biệt là trong y sinh.
Polyme sinh học phổ biến
Collagen là protein cấu trúc chính của động vật có xương sống và là một trong những protein phong phú nhất ở động vật có vú. Do đặc tính cơ học, collagen có độ bền kéo tốt và là vật liệu không độc hại, dễ hấp thu, phân hủy sinh học và tương thích sinh học được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực y tế như điều trị nhiễm trùng mô, hệ thống phân phối thuốc và liệu pháp gen.
Tơ fibroin là một loại polymer sinh học giàu protein thu được từ các loài tằm khác nhau. Mặc dù có độ bền kéo thấp nhưng nó có đặc tính bám dính rất mạnh. Nghiên cứu gần đây cũng phát hiện ra rằng sợi tơ có đặc tính chống đông máu và hỗ trợ tăng sinh tế bào gốc, mở rộng phạm vi ứng dụng y tế.
Sự đa dạng của polyme sinh học mang lại cho chúng nhiều khả năng ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp.
Gelatin được sản xuất từ quá trình thủy phân một phần xương, mô và da động vật. Do có các nhóm chức năng nên gelatin có thể dễ dàng biến đổi bằng các hạt nano và phân tử sinh học và được sử dụng trong băng vết thương và phân phối thuốc. Tinh bột là một loại polymer sinh học rẻ tiền và có khả năng phân hủy sinh học thường được sử dụng trong bao bì thân thiện với môi trường nhưng tính chất cơ học của nó tương đối kém.
Ứng dụng của polyme sinh học
Các ứng dụng của polyme sinh học có thể được chia thành hai loại: y sinh và công nghiệp. Trong y sinh, polyme sinh học được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật mô, thiết bị y tế và công nghiệp dược phẩm do tính tương thích sinh học của chúng. Hầu hết các polyme sinh học tích hợp vào cơ thể tốt hơn so với các polyme tổng hợp và thường không gây ra phản ứng miễn dịch hoặc độc tính.
Các polyme sinh học như collagen và chitin đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu tiên tiến.
Từ việc vận chuyển thuốc đến sửa chữa mô cho đến băng bó vết thương, polyme sinh học có mặt ở mọi nơi trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Lấy collagen làm ví dụ, loại mà các nhà khoa học đang nghiên cứu như một hệ thống phân phối thuốc có vai trò điều trị nhiễm trùng và thúc đẩy quá trình hình thành xương.
Trong công nghiệp, polyme sinh học được sử dụng rộng rãi như trong bao bì thực phẩm, màng ăn được, v.v. Biopolyme có thể giảm sự phụ thuộc vào tài nguyên hóa dầu, đặc biệt bằng cách giảm gánh nặng môi trường và lượng khí thải carbon. Chúng thường đến từ sinh khối từ các loại cây trồng như bắp cải soda, khoai tây, v.v., khiến chúng trở thành nguồn tài nguyên tái tạo. Việc sử dụng polyme sinh học làm bao bì cũng được xem là hướng phát triển bền vững.
Cuối cùng, khả năng phân hủy sinh học của polyme sinh học mang lại cho chúng tiềm năng phát triển bền vững lớn. Khi công nghệ tiến bộ, liệu chúng ta có thể tìm ra nhiều cách hơn để sử dụng những nguồn tài nguyên thiên nhiên này để giải quyết các vấn đề môi trường hiện nay không?
