Polímeros inteligentes, o polímeros que responden a estímulos

Los polímeros inteligentes , o polímeros que responden a estímulos, son materiales compuestos de polímeros que responden de manera dramática a muy cambios leves en su ambiente. Los científicos que estudian los polímeros naturales han aprendido cómo se comportan en los sistemas biológicos y ahora están usando esa información para desarrollar sustancias poliméricas artificiales similares con propiedades específicas. Estos polímeros sintéticos son potencialmente muy útiles para una variedad de aplicaciones, incluidas algunas relacionadas con la biotecnología y la biomedicina.

Cómo se usan los polímeros inteligentes

Los polímeros inteligentes son cada vez más frecuentes a medida que los científicos aprenden sobre la química y los desencadenantes que inducen cambios conformacionales en las estructuras de polímeros y cómo aprovecharlas y controlarlas. Se están formulando químicamente nuevos materiales poliméricos que detectan los cambios ambientales específicos en los sistemas biológicos, y se ajustan de manera predecible , convirtiéndolos en herramientas útiles para el suministro de fármacos u otros mecanismos de control metabólico.

En esta área relativamente nueva de la biotecnología, las posibles aplicaciones biomédicas y los usos ambientales de los polímeros inteligentes parecen ser ilimitados. En la actualidad, el uso más frecuente de los polímeros inteligentes en biomedicina es para la administración específica de medicamentos.

Clasificación y química de los polímeros inteligentes

Desde la aparición de productos farmacéuticos de liberación controlada , los científicos se han enfrentado al problema de encontrar formas de administrar fármacos a un sitio particular en el cuerpo sin tener que degradar primero en el entorno estomacal altamente ácido.

La prevención de efectos adversos para huesos y tejidos sanos también es una consideración importante. Los investigadores han ideado formas de usar polímeros inteligentes para controlar la liberación de medicamentos hasta que el sistema de entrega haya alcanzado el objetivo deseado. Esta versión está controlada por un disparador químico o fisiológico.

Existen polímeros inteligentes lineales y de matriz con una variedad de propiedades que dependen de grupos funcionales reactivos y cadenas laterales. Estos grupos pueden responder al pH, la temperatura, la fuerza iónica, los campos eléctricos o magnéticos y la luz. Algunos polímeros se entrecruzan de manera reversible mediante enlaces no covalentes que pueden romperse y reformarse dependiendo de las condiciones externas. La nanotecnología ha sido fundamental en el desarrollo de ciertos polímeros de nanopartículas, como dendrímeros y fullerenos, que se han aplicado para la administración de fármacos. La encapsulación tradicional de fármacos se ha realizado utilizando polímeros de ácido láctico. Desarrollos más recientes han visto la formación de matrices reticulares que mantienen el fármaco de interés integrado o atrapado entre los filamentos del polímero.

Las matrices poliméricas inteligentes liberan fármacos mediante una reacción que altera la estructura química o fisiológica, a menudo una reacción de hidrólisis que da como resultado la escisión de enlaces y la liberación del fármaco a medida que la matriz se descompone en componentes biodegradables. El uso de polímeros naturales ha dado lugar a polímeros sintetizados artificialmente tales como polianhídridos, poliésteres, ácidos poliacrílicos, poli (metacrilatos de metilo) y poliuretanos. Se ha encontrado que los polímeros hidrófilos, amorfos, de bajo peso molecular que contienen heteroátomos (es decir, átomos distintos del carbono) se degradan más rápidamente.

Los científicos controlan la tasa de administración de fármacos variando estas propiedades, ajustando así la tasa de degradación.