Vật liệu nhạy cảm và đáp ứng với thay đổi môi trường

[Teppi]

Hydrogel là một trong những nguyên liệu dùng trong bào chế thuốc phóng thải có kiểm soát.
Thuốc phóng thải có kiểm soát là một trong những phát triển trong ngành bào chế dược. Có 5 dạng giải phóng thuốc:

Sự phóng thải thuốc cần đáp ứng được hiệu quả trị liệu và tác dụng trong tổ chức sống theo như giản đồ minh họa:

Vậy các hydrogel này làm thế nào tạo được hiệu quả nói trên trong việc kiểm soát sự phóng thải thuốc?

Các hydrogel được phát triển như là vật liệu nhạy cảm và đáp ứng với thay đổi môi trường. Chúng có thể thay đổi thể tích đáp ứng theo sự thay đổi các thông số môi trường như niệt độ, pH, lực ion, v.v… ( hình 1). Những đặc tính độc đáo của hydrogel đem lại sự quan tâm đặc biệt đến kỹ thuật vận chuyển dược chất, bao bọc tế bào và mô. Polymer có tính chất đáp ứng môi trường đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển các vật liệu hydrogel mới.

Vật liệu hydrogel có thể cấu thành từ:

Các polymer trộn hợp ( Polymer blends )

Sự trộn hợp các polymer ưa nước-kỵ nước tạo ra các composite hydrogel bị phân pha. Sự trộn hợp các polymer khác nhau và đem các tính chất riêng lẻ của từng polymer thành phần vào hỗn hợp là phương thức rẻ tiền và tiện lợi để xây dựng vật liệu mới. Các polymer trộn hợp cho các tính chất vượt trội khi so với tính chất riêng rẻ từng thành phần cộng gộp lại. Điều này có nghĩa là 1+ 1 >2. Ưu điểm của hệ polymer trộn hợp trong ứng dụng phát thải có kiểm soát là dễ sử dụng trong các thiết bị , dễ hiệu chỉnh các tính chất của thiết bị ( hydrat hóa, tốc độ giảm cấp, và độ bền cơ học), dễ nâng cao tính chất phát thải thuốc về yếu tố chứa thuốc và tạo các vùng chứa thuốc trong pha phân tán như các vi nang.

Interpolymer

Các phức hợp interpolymer là các cấu trúc đại phân tử hình thành bởi sự liên kết không đồng hóa trị của các mạch polymer với nhau. Phức hợp này tạo thành từ sự liên kết các đơn vị lặp lại trên các mạch khác nhau của các polymer hoặc các vùng ngay chính trên mạch polymer đó. Phân loại chủ yếu của các phức hợp polymer là phức lập thể, phức đa điện ly, và phức liên kết hydro.

Mạng polymer đan xuyên (Interpenetrating polymer networks)

Mạng polymer đan xuyên (IPN) là loại polymer tổ hợp có dạng mạng lưới đan xen lẫn nhau. Trong đó có ít nhất một thành phần được trùng hợp , khâu mạch trong thành phần khác. Các IPN này bao gồm hai hay nhiều polymer trong mạng, giữ nhau bởi các mắc mứu từ trên hai liên kết đồng hóa trị giữa các mạch của hai loại polymer. Các IPN mang tính chất vật lý tốt hơn nhiều so với các loại polymer tổ hợp thông thường.

Mạng polymer đan xuyên (IPN) được phân loại theo hóa học và cấu trúc:
- Hóa học: IPN hình thành tuần tự, IPN hình thành một lần.
- Cấu trúc: IPN thuần túy, IPN đơn nhất, IPN bán xuyên, IPN nhũ tương, IPN nhiệt dẻo

Một hình thái đặc biệt của mạng polymer đan xuyên là :
các bàn chải polymer

và hạt nanopolymer

Copolymer khối (Block copolymers )

Copolymer khối lưỡng tính có chứa các phân đoạn ưa nước và kỵ nước liên kết hóa học với nhau. Chúng đem lại sự đa dạng hình thái trong trạng thái rắn và các dung môi. Polymer lưỡng điện kiểu Zwitter có ít nhất hai khối mang điện tích trái dấu tương tự như các protein hình thành họ copolymer khối có các tính chất độc đáo. Hiện nay, các kiểu copolymer khối kiểu ABA, ABC mang đặc tính hình thái dạng khối đã có thể cho ra các hydrogel nhạy nhiệt hiệu quả cho ứng dụng trong các hệ phân phối thuốc và liệu pháp tế bào.