生物聚合物的应用

由于生物医学工程的主要目的之一是模仿身体部位以维持正常的身体功能，由于其生物相容性，生物聚合物被广泛用于组织工程，医疗设备和制药行业。许多生物聚合物由于其机械性能而可用于再生医学、组织工程、药物输送和整体医学应用。它们具有伤口愈合，生物活性催化和无毒等特性。与合成聚合物相比，合成聚合物可能表现出各种缺点，如免疫原性排斥和降解后的毒性、与人体相似、许多生物聚合物通常具有更好的身体整合性，因为它们还具有更复杂的结构。

更具体地说，诸如胶原蛋白和丝绸之类的多肽是具有生物相容性的材料，被用于开创性的研究中，因为它们是廉价且易于获得的材料。明胶聚合物通常用于包扎伤口的地方，在其中它起着粘合剂的作用。允许支架容纳药物和其他营养物，这些药物和其他营养物可用于为伤口提供愈合。

由于胶原蛋白是生物医学中最受欢迎的生物聚合物之一，因此以下是其用途的一些示例：

基于胶原蛋白的药物输送系统：胶原蛋白膜就像屏障膜一样，可用于治疗组织感染，例如感染的角膜组织或肝癌。胶原膜已全部用于基因传递载体，可促进骨骼形成。

胶原蛋白海绵：胶原蛋白海绵用作敷料，可治疗烧伤患者和其他严重伤口。基于胶原蛋白的植入物用于培养的皮肤细胞或药物载体，用于烧伤创面和替代皮肤。

胶原蛋白作为止血剂：胶原蛋白与血小板相互作用时，会引起血液快速凝结。这种快速凝结产生了一个临时的框架，因此纤维基质可以被宿主细胞再生。胶原蛋白止血剂可减少组织的失血，并有助于处理肝脏和脾脏等细胞器官的出血。

壳聚糖是生物医学研究中另一种流行的生物聚合物。壳聚糖是甲壳类和昆虫外骨骼的主要成分，也是世界上第二大生物聚合物。壳聚糖在生物医学领域具有许多出色的特性。壳聚糖具有生物相容性，具有很高的生物活性，这意味着它可以激发人体的有益反应，可以生物降解，从而消除了植入应用中的第二次手术，可以形成凝胶和薄膜，并且具有选择性渗透性。这些性质允许壳聚糖的各种生物医学应用。

壳聚糖作为药物递送：壳聚糖主要用于靶向药物，因为它具有改善药物吸收和稳定性的潜力。此外，与抗癌剂结合的壳聚糖还可以通过使游离药物逐渐释放到癌组织中而产生更好的抗癌作用。

壳聚糖作为抗微生物剂：壳聚糖用于阻止微生物的生长。它在不同酵母物种的藻类，真菌，细菌和革兰氏阳性细菌等微生物中发挥抗菌功能。

用于组织工程的壳聚糖复合材料：壳聚糖与藻酸盐的混合功效可一起用于形成功能性伤口敷料。这些敷料创造了湿润的环境，有助于愈合过程。这种伤口敷料还具有很高的生物相容性，可生物降解性，并具有多孔结构，可让细胞生长到敷料中。

食品：生物聚合物在食品工业中用于包装，可食用的包装薄膜和涂层食品等产品。聚乳酸（PLA）在食品工业中非常常见，因为其颜色清晰且耐水。然而，大多数聚合物具有亲水性，并且在暴露于湿气时开始恶化。生物聚合物也被用作包裹食品的可食用薄膜。这些薄膜可以承载抗氧化剂、酶、益生菌、矿物质和维生素等物质。被生物聚合物薄膜包裹的食用食品可以将这些食物提供给人体。

包装：包装中最常用的生物聚合物是聚羟基链烷酸酯（PHA）、聚乳酸（PLA）和淀粉。淀粉和PLA是可商购的可生物降解的材料，使其成为包装的常见选择。但是，它们的阻隔性能和热性能不是理想的。亲水性聚合物不耐水，会使水通过包装，这会影响包装的内容物。聚乙醇酸（PGA）是一种生物聚合物，具有强大的阻隔特性，目前正用于纠正PLA和淀粉的阻隔性障碍。

水净化：一种称为壳聚糖的新型生物聚合物已用于水净化。壳聚糖用作絮凝剂，只需几周或几个月而不是数年即可降解到环境中。当壳聚糖从水中去除金属时，它通过螯合纯化水。螯合是指沿着聚合物链的结合位点与水中的金属结合而形成的分子。壳聚糖已在许多情况下用于清除可能已被污染的暴风雨或废水。