امیرمحمد صیدی

Polymeric materials are used in various areas of man’s daily life, including packaging, construction materials, agriculture and medical devices. The macromolecular materials are generally derived from petroleum and petroleum derivatives, most of which are not degradable. Oil resources are limited, and the growing use of non-biodegradable polymers cause serious environmental problems. In addition to this, non-biodegradable polymers are not tailored to temporary applications as in some medical uses. Like plastics, polymers as synthesized and artificial materials assume a very important role in the production of different industries. The unique and very excellent properties of polymers and their alloys have made them quite suitable alternatives to metals, wood and glass in various applications. For this reason, polymers are used in various industries, including automotive, home appliances, packaging, sanitation, medicine, etc. Among synthetized (unnatural) polymers, polyethylene, polypropylene, polystyrene, and PVC are widely used in today’s world. Therefore, environmental problems mostly arise from the use of the series of polymers. One of the contaminations caused by polymer products in the environment is non-degradability and high sustainability of the materials in the environment; for instance, plastics continue to exist for 300 to 400 years and never decompose. To eliminate the contaminations, human being have set out to use biodegradable polymers. The process of degradation of polymers takes place through radiation, ultraviolet light, stress and oxidation. With long molecular chains being broken down and converted into short chains, the use of the polymers becomes facilitated for microorganisms. Indeed, such microorganisms as bacteria, fungi, and mildew consume and swallow short and broken chains of polymer, and eventually convert them into water and carbon dioxide. Biodegradable polymers are used at a rising rate in various fields, but they have not yet been fully substituted for ordinary non-biodegradable polymers. The main reason for this is the disadvantages of these polymers, including poor mechanical properties, low deformation temperature, high hydrophilicity, high gas permeability, and their poor processability, which in turn limit the use of these polymers. Therefore, it has become essential to modify biodegradable polymers. In doing so, a variety of reinforcements such as clay soils, layered nanoscale silicate, and carbon nanotubes were used with an aim to remarkably improve the ultimate properties of these polymeric materials. In this regard, layered silicates have intrigued many due to a wide range of improved properties that include high permeability, resistance to flammability, thermal stability and biocompatibility, solvent adsorption, and high rate of degradability. As a vast set of biomaterials, biodegradable polymers can be widely used for medical applications. This can be attributed to the flexibility of modification in these polymers; that is, they are compatible with mechanical and physical properties of various tissues or organs in the body and have a controllable lifetime. Short lifetime of materials are specifically preferred for the use inside a living organism, e.g. drug delivery systems . 

موادپلیمری درزمینه­ های مختلف زندگی روزمره انسان­ها از قبیل بسته بندی، مواد ساختمانی، کشاورزی و ابزارهای پزشکی کاربرد دارند. این مواد ماکرومولکولی بطورعموم از نفت و مشتقات نفتی حاصل می­شوند و اغلب آن­ها تخریب­پذیر نیستند. منابع نفتی محدود هستند و استفاده روبه رشد از پلیمرهای­غیرزیست تخریب­پذیر مشکلات محیط زیستی جدی را به بارمی­آورد. بعلاوه پلیمرهای غیرزیست تخریب­پذیر برای کاربردهای موقتی نظیر برخی مصارف پزشکی مناسب نیستند. پلیمرها مانند پلاستیک­ها به عنوان یک ماده سنتزی و مصنوعی نقش بسیار مهمی در تولیدات صنایع مختلف ایفا می­کنند. خواص منحصر به فرد و بسیار خوب پلیمرها و نیز آلیاژهای آن­ها باعث  شده که جایگزین بسیار مناسبی برای فلزات، چوب و شیشه در کاربردهای مختلف باشد. به همین دلیل پلیمرها در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، لوازم خانگی، بسته­بندی، بهداشتی، پزشکی و... مورد استفاده قرار می­گیرند. درمیان پلیمرهای سنتزی (غیرطبیعی)، پلی­اتیلن، پلی­پروپیلن، پلی­استایرن و پی­وی­سی بیش­ترین مصرف را در دنیای امروز دارند، بنابراین مشکلات محیط زیست امروزه بطورعمده ناشی از مصرف این دسته از پلیمرها می­باشد. یکی از آلودگی­های محصولات پلیمری درمحیط زیست، عدم تجزیه پذیری و ماندگاری بالای این مواد در محیط است که برای مثال پلاستیک­ها در محیط به مدت 300 الی 400 سال باقی می­مانند و تجزیه نمی­شوند. برای رفع این آلودگی­ها بشر به سمت استفاده از  پلیمرهای زیست تخریب پذیر سوق پیدا کرده است. فرایند تخریب­پذیری پلیمرها توسط تابش گرما، پرتوفرابنفش، تنش و اکسایش صورت گرفته و با شکسته شدن زنجیرهای بلند مولکولی و تبدیل شدن آن­ها به زنجیرهای کوتاه امکان مصرف این پلیمرها را توسط میکروارگانیسم ها هموار می­کند. در واقع میکروارگانیسم­هایی چون باکتری­ها، قارچ­ها و کپک­ها زنجیره­های کوتاه و شکسته شده پلیمر را مصرف و هضم نموده و در نهایت آن­ها را به آب و دی­اکسیدکربن تبدیل می­کنند . پلیمرهای زیست تخریب­پذیر با سرعت قابل توجهی در زمینه­های مختلف بکار گرفته می­شوند، اما بطورکامل جانشین پلیمرهای غیرزیست تخریب­پذیر معمول نشده­اند. دلیل اصلی این­امر معایب این پلیمرها ازجمله خواص مکانیکی ضعیف، دمای تغییر شکل پایین، آب دوستی بالا، نفوذپذیری بالای گاز و فرآیندپذیری ضعیف آنها می­باشد که کاربرد این پلیمرها را محدود کرده است. بنابراین اصلاح پلیمرهای زیست تخریب­پذیر ضروری گردیده است. برای این منظور از تقویت کننده­های مختلفی نظیر خاک­های­رس نانومقیاس سیلیکات­های لایه­ای و نانوتیوب­های­کربن با هدف بهبود برجسته درخواص نهایی این موادپلیمری بهره گرفته شده است. دراین میان سیلیکات­های لایه­ای بدلیل محدوده وسیعی ازخواص بهبود یافته که شامل نفوذ ناپذیری بالا، مقاومت دربرابر اشتعال پذیری، پایداری حرارتی و زیست سازگاری، جذب حلال و سرعت تخریب­پذیری بالا می­باشد، مورد توجه بیشتری قرارگرفته اند. پلیمرهای زیست تخریب­پذیر بعنوان یک دسته وسیع از بیو مواد می­توانند بطورگسترده برای کاربردهای پزشکی بکار گرفته شوند. این امر می­تواند به دلیل انعطاف­پذیری دراصلاح این پلیمرها باشد که با خواص مکانیکی و فیزیکی بافت ها یا ارگان­های مختلف بدن سازگار گشته و دارای عمر قابل کنترل باشند. عمرکم مواد بطورویژه برای کاربرد در داخل بدن موجود زنده مانند سیستم­های رهایش دارو و ترمیم بافت آسیب دیده ترجیح داده می­شود، زیرا درصورت استفاده از پلیمرهای زیست پایا یک جراحی دوم برای خارج ساختن ایمپلنت نیاز خواهد بود.