Polystyrene (drug delivery)
પોલિસ્ટરીન એક કૃત્રિમ હાઇડ્રોકાર્બન પોલિમર છે જે વ્યાપક રીતે અનુકૂલનશીલ છે અને તેનો ઉપયોગ દવા વિતરણમાં વિવિધ હેતુઓ માટે થઈ શકે છે. આ પદ્ધતિઓમાં પોલિસ્ટરીન માઇક્રોસ્ફિયર, નેનોપાર્ટિકલ્સ અને નક્કર ફીણનો સમાવેશ થાય છે. બાયોમેડિકલ એન્જિનિયરિંગ ક્ષેત્રમાં, આ પદ્ધતિઓ સંશોધકોને દવા વિતરણ, નિદાન અને ઇમેજિંગ વ્યૂહરચનાઓમાં મદદ કરે છે. પોલિસ્ટરીન અને સલ્ફોનેટ કાર્યાત્મક જૂથોના સંયોજનનો ઉપયોગ કરતી દવાઓનું એક સામાન્ય જૂથ પોલિસ્ટરીન સલ્ફોનેટ છે. આ દવાનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે હાયપરક્લેમિયાની સારવાર માટે થાય છે, જે લોહીમાં પોટેશિયમનું સ્તર વધવાથી પરિણમે છે. એફડીએ દ્વારા માન્ય પોલિસ્ટરીન સલ્ફોનેટ્સના સમકક્ષો કિઓનેક્સ, કેલેક્સેટ અને એસપીએસ છે. જ્યારે આ એકમાત્ર વર્તમાન એફડીએ મંજૂર દવા છે જે પોલિસ્ટરીનનો ઉપયોગ કરે છે, ત્યારે પોલિસ્ટરીન નેનોપાર્ટિકલ્સ અને માઇક્રોસ્ફિયર્સ સાથે અન્ય ઔષધીય સંદર્ભોમાં સંખ્યાબંધ ઉપયોગો જુએ છે. ડ્રગ ડિલિવરી એપ્લિકેશન્સ સોલિડ ફોમ્સ પોલિસ્ટીરિન ઇન્ટિગ્રેટેડ સોલિડ ફોમ્સનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે બાયોમેડિકલ એપ્લિકેશન્સમાં થતો નથી પરંતુ નવા ડ્રગ ડિલિવરી વાહન તરીકે વચન દર્શાવ્યું છે. છિદ્રાળુ ફીણ નેટવર્કની હેરફેર એ ઘન ફીણના ડોઝમાં એક મૂળભૂત ઘટક છે-જે વિસર્જન, શોષણ અને ડ્રગ પ્રસરણ જેવા ચલોને અસર કરે છે. આ ફીણની અત્યંત ટ્યુન કરી શકાય તેવી છિદ્રાળુતા અને ઉચ્ચ સપાટી વિસ્તાર દ્વારા ડ્રગ રીલીઝ પ્રોફાઇલ્સમાં આગાહીને કારણે ઘન ફીણ માળખાં ખાસ કરીને આકર્ષક છે. આ માળખાઓ બનાવવાની પ્રક્રિયા સામાન્ય રીતે એક મુશ્કેલી છે, જેમાં ઇચ્છિત ગુણધર્મોના ફીણનું સંશ્લેષણ કરવા માટે બહુવિધ પગલાંની પ્રક્રિયાઓની જરૂર પડે છે. જો કે, પોલિસ્ટરીન ઘન ફીણ સરળ પદ્ધતિઓ દ્વારા બનાવવામાં આવ્યા છે જેમ કે ફૂંકાતા એજન્ટમાંથી બહાર કાઢવું અથવા પોલિસ્ટરીન મણકાના વિસ્તરણ. જ્યારે આ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ઇન્સ્યુલેશન અથવા સમાન ઉદ્યોગના ઉપયોગ માટે થાય છે, ત્યારે આ ઉત્પાદન પદ્ધતિનો ઉપયોગ દવા વિતરણ કાર્યક્રમોમાં પણ જોવા મળે છે [5]. પોલિસ્ટરીન ઘન ફીણ પણ પ્રવાહી મિશ્રણ દ્વારા ઉત્પન્ન કરી શકાય છે. બે અમિશ્રણીય પ્રવાહીના સંયોજન દ્વારા પ્રવાહી મિશ્રણ બનાવી શકાય છે. જ્યારે પ્રવાહી મિશ્રણ બનાવવા માટે ઘણી પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, કેનાલ એટ અલ. તબક્કા વ્યુત્ક્રમ તાપમાન (પી. આઈ. ટી.) તરીકે ઓળખાતી એક અનન્ય પદ્ધતિનો ઉપયોગ કર્યો. પી. આઈ. ટી. અત્યંત કેન્દ્રિત માત્રામાં પ્રવાહી મિશ્રણ ઝડપથી ઉત્પન્ન કરવા માટે તબક્કાના સંક્રમણોનો ઉપયોગ કરે છે. તાપમાનમાં ફેરફારો, દ્રાવ્યતા અને નીચા આંતરમુખ તણાવ દ્વારા, પી. આઈ. ટી. પ્રવાહી મિશ્રણને અસરકારક રીતે પ્રોત્સાહન આપવા સક્ષમ છે. આ નક્કર ફીણની છિદ્રાળુતા સારી રીતે ગોઠવવામાં સક્ષમ છે, જે ઓસ્ટિયોજેનિક અને ઉપચારાત્મક કાર્યક્રમો માટે વચન દર્શાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, પ્રસ્તાવિત ઓસ્ટિઓજેનિક ઉપયોગોમાં હાડકાના એકીકરણને પ્રોત્સાહન આપવાનો સમાવેશ થાય છે. કેનાલ એટ અલ દ્વારા હાથ ધરાયેલા અભ્યાસમાં, કેટોપ્રોફેનની દવા પ્રકાશન પ્રોફાઇલનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે દવા વિતરણ પદ્ધતિ તરીકે પોલિસ્ટરીન ઘન ફીણનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. સંશોધકોએ જણાવ્યું છે કે પોલિસ્ટરીન ઘન ફીણ સાથેની વિવિધ દવાઓ માટે પ્રકાશન રૂપરેખા સમજવાથી ઘણા રોગની સ્થિતિઓ માટે સારવારના પરિણામોમાં નોંધપાત્ર સુધારો થઈ શકે છે. નેનોપાર્ટિકલ્સ નેનોપાર્ટિકલ્સનો ઉપયોગ રોગોના નિદાન અને સારવાર જેવી એપ્લિકેશનો માટે દવા વિતરણમાં કરવામાં આવે છે, જેમાં છેલ્લા કેટલાક દાયકાઓમાં પોલિમરીક નેનોપાર્ટિકલ્સ દવાઓ અથવા બાયોમોલેક્યુલ્સના વાહક તરીકે નોંધપાત્ર કર્ષણ મેળવે છે. આ રચનાઓ અત્યંત નાની છે, જેનો વ્યાસ <100nm છે. સપાટીથી કદનો ઊંચો ગુણોત્તર નેનોપાર્ટિકલ્સને જૈવિક પ્રણાલીઓમાં તેમની જથ્થાબંધ સામગ્રી કરતાં અલગ ગુણધર્મો પ્રદર્શિત કરવાની મંજૂરી આપે છે. આ ગુણધર્મો શારીરિક વાતાવરણમાં તેમના ઉપયોગનું એકમાત્ર કારણ છે. જ્યારે નેનોપાર્ટિકલ્સની રચના સીધી હોય છે, ત્યારે નેનોપાર્ટિકલ્સની અસરકારકતા કદ અને સપાટીના ફેરફારો જેવા ચલ દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે જે તેમની એકંદર જૈવિક સુસંગતતા અને જૈવિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને નિર્ધારિત કરે છે. કદ અને નેનોપાર્ટિકલ આંતરિકકરણ પોલિસ્ટરીન નેનોપાર્ટિકલ્સ એ મોડેલ નેનોપાર્ટિકલ છે જેનો ઉપયોગ દવા વિતરણ કાર્યક્રમો માટે થાય છે કારણ કે તેઓ વિવિધ કદમાં સંશ્લેષણ કરવા માટે સરળ હોય છે. સેલ્યુલર ગ્રહણ દરમાં કદ એક મહત્વપૂર્ણ પરિબળ છે, જે એન્ડોસાયટીક માર્ગ જેવા ચોક્કસ માર્ગો માટે મહત્વપૂર્ણ છે. રેજમેન એટ અલ દ્વારા હાથ ધરાયેલા એક અભ્યાસમાં, સંશોધકો એ દર્શાવવામાં સક્ષમ હતા કે 50એનએમ અને 100એનએમના વ્યાસવાળા પોલિસ્ટરીન નેનોપાર્ટિકલ્સ 200એનએમ અને 500એનએમના વ્યાસવાળા નેનોપાર્ટિકલ્સ કરતાં વધુ ઝડપથી આંતરિક થઈ ગયા હતા. લક્ષિત કોષો પર રચાયેલ નેનોપાર્ટિકલ્સની અસરને સમજવા માટે આંતરિકકરણ મહત્વપૂર્ણ છે. નેનોપાર્ટિકલનું આંતરિકકરણ નેનોપાર્ટિકલનું કદ, કોષનો પ્રકાર અને સમય જેવા કેટલાક મુખ્ય પરિબળો પર આધાર રાખે છે. મોટા કદના નેનોપાર્ટિકલ્સ સામાન્ય રીતે ફેગોસાયટોસિસ અથવા માઇક્રોપીનોસાયટોસિસ જેવી પ્રક્રિયાઓ દ્વારા આંતરિક બને છે. નાના નેનોપાર્ટિકલ્સ સામાન્ય રીતે મેક્રો-પિનોસાઇટોસિસ, ફેગોસાઇટોસિસ, ક્લેથ્રિન-મધ્યસ્થ એન્ડોસાઇટોસિસ, કેવિયોલા-મધ્યસ્થ એન્ડોસાઇટોસિસ અને ક્લેથ્રિન-અને કેવિયોલા-સ્વતંત્ર માર્ગો જેવી પ્રક્રિયાઓ દ્વારા આંતરિક બને છે. માર્ગોમાં વિવિધતા એ આ નેનોપાર્ટિકલ્સનો ઉપયોગ કરવાના સૌથી મોટા પડકારોમાંથી એક છે કારણ કે સામાન્ય રીતે પ્રવેશ માર્ગોને મહત્તમ બનાવવા માટે કેસ-બાય-કેસ અભિગમ જરૂરી છે. નેનોપાર્ટિકલ આંતરિકકરણને માપવા માટે, ફ્લોરોસન્સ એક્ટિવેટેડ સેલ સોર્ટિંગ/સ્કેનીંગ (એફએસીએસ), ઇન્ડક્ટિવલી કપલ્ડ પ્લાઝ્મા (આઇસીપી) માસ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી, કોન્ફોકલ લેસર સ્કેનીંગ માઇક્રોસ્કોપી (સીએલએસએમ) અને ઇમેજિંગ ફ્લો સાયટોમેટ્રી (આઇએફસી) જેવી તકનીકોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જે દરેક તેમના પોતાના ફાયદા અને ગેરફાયદા આપે છે. બાયોકોમ્પેટિબિલિટી અને બાયોલોજિકલ ઇન્ટિગ્રેશન પોલિસ્ટરીન નેનોપાર્ટિકલ્સનો મુખ્ય ફાયદો તેમની બાયોકોમ્પેટિબિલિટી છે, જે તેમને બાયોમેડિકલ ઉપકરણો અને બાયો-નેનો ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓના અભ્યાસ માટે વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાની મંજૂરી આપે છે. વધુમાં, સેલ્યુલર વાતાવરણમાં અધોગતિ ન થવાની તેમની ક્ષમતા બાયોમેડિકલ એપ્લિકેશન્સમાં એક સંપત્તિ સાબિત થાય છે. કેટલાક અન્ય પોલિમરની જેમ પોલિસ્ટરીન નેનોપાર્ટિકલ્સનો એક અનોખો ગુણધર્મ પ્રોટીન સાથે જોડાવાની તેમની ક્ષમતા છે. જ્યારે પ્રોટીન નેનોપાર્ટિકલની સપાટી સાથે જોડાય છે, ત્યારે પ્રોટીન કોરોના રચાય છે. પ્રોટીન કોરોના નેનોપાર્ટિકલની ઓળખને આવરી લે છે, અને નેનોપાર્ટિકલના ભૌતિક ગુણધર્મોના આધારે કોરોનાના ગુણધર્મોમાં હેરફેર કરી શકાય છે. બંધનની શક્તિ અને સપાટીથી બંધાયેલા પ્રોટીન વિનિમય દરના આધારે કોરોનાને "નરમ" અથવા "સખત" તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે. જેમ કે, સોફ્ટ પ્રોટીન કોરોનાને નેનોપાર્ટિકલ્સ દ્વારા વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે જે ઢીલી રીતે બંધાયેલા હોય છે અને પ્રોટીન જે સરળતાથી વિનિમયક્ષમ હોય છે. તેનાથી વિપરીત, સખત પ્રોટીન કોરોનામાં નેનોપાર્ટિકલ્સ હોય છે જે ચુસ્ત રીતે બંધાયેલા હોય છે અને પ્રોટીન હોય છે જે સરળતાથી વિનિમયક્ષમ નથી. જૈવિક પ્રવાહીમાં નેનોપાર્ટિકલ્સ કેવી રીતે પ્રતિક્રિયા આપશે તે સમજવા માટે આ ગતિશાસ્ત્ર મહત્વપૂર્ણ છે. પ્રોટીન કોરોનાની કઠિનતા વ્રોમેન અસરમાં ભૂમિકા ભજવે છે, એક સિદ્ધાંત જે વર્ણવે છે કે કેવી રીતે ઉચ્ચ આકર્ષણવાળા પ્રોટીન નીચલા આકર્ષણના પ્રોટીનને બદલે છે [8], [11]. વ્રોમેન અસર સપાટીના વિસ્તાર અને પ્રસરણ ગુણાંકના સંબંધમાં પ્રોટીનની સાંદ્રતાથી પ્રભાવિત થાય છે. એકંદરે, આ પ્રોટીનની સપાટીના બંધન સંબંધને અસર કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, એહરેનબર્ગ એટ અલ. તેઓએ દર્શાવ્યું છે કે COOH અને CH3 જેવા કાર્યાત્મક જૂથો ધરાવતા પોલિસ્ટરીન નેનોપાર્ટિકલ્સ સાથે ફાઇબ્રિનોજેનની હાજરી ઝડપથી ઘટે છે. આ આલ્બ્યુમિન જેવા પ્રોટીનને, ઓછી આત્મીયતા સાથે, શોષી લે છે અને ફાઇબ્રિનોજેન દ્વારા બદલવામાં આવે છે. એકંદરે, પોલિમરીક નેનોપાર્ટિકલ્સ કે જે પ્રોટીન સાથે ફ્યુઝ કરી શકે છે તે જૈવિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં આ વૈવિધ્યતાને કારણે અન્ય પોલિમરીક નેનોપાર્ટિકલ્સ પર નોંધપાત્ર ફાયદો ધરાવે છે. સપાટી પરના ફેરફારો પોલિસ્ટરીન નેનોપાર્ટિકલ્સના અમુક ગુણધર્મોને પરિસ્થિતિના આધારે સુધારી શકાય છે. દાખલા તરીકે, પોલિસ્ટરીન નેનોપાર્ટિકલ્સની સપાટીને સપાટીના ઓક્સિડેશન દ્વારા હેરફેર કરી શકાય છે, જે એક એવી સપાટી બનાવે છે જે કોષ સંવર્ધન સાથે અત્યંત ગ્રહણશીલ હોય છે. આ સપાટી-સ્તરના ફેરફારો નીચા પોલીડિસ્પર્સિટી ઇન્ડેક્સને પણ વ્યક્ત કરે છે અને જૈવિક પ્રવાહીમાં સ્થિર કોલોઇડ્સ બનાવી શકે છે. તેવી જ રીતે, આ નેનોપાર્ટિકલ્સની સપાટીને વંધ્યીકરણ હેતુઓ માટે ઇથિલિન ઓક્સાઇડ અથવા યુવી ઇરેડિયેશન સાથે સારવાર કરી શકાય છે. બાયોકોમ્પેટિબિલિટી પર ભાર મૂકવાને કારણે, લૂઝ એટ અલ. વિવિધ સપાટીના ગુણધર્મો બાયોમેડિકલ ચલોને કેવી રીતે અસર કરે છે તેનું વિશ્લેષણ કરવા માટે પોલિસ્ટરીન નેનોપાર્ટિકલ્સનો એક નમૂના તરીકે ઉપયોગ કર્યો છે. એકંદરે, તે નક્કી કરવામાં આવ્યું હતું કે ફાર્માકોકાઇનેટિક્સ, બાયોકોમ્પેટિબિલિટી અને પેશીઓ અને કોષ સંબંધ જેવા પરિમાણોમાં હેરફેર કરવા માટે સપાટીના ગુણધર્મોની મજબૂત સમજ મહત્વપૂર્ણ છે. લંડક્વિસ્ટ એટ અલ દ્વારા હાથ ધરાયેલા એક અભ્યાસમાં, પ્રોટીન કોરોનાનો અભ્યાસ બે અલગ અલગ કદ (50 એનએમ અને 100 એનએમ) ના ત્રણ સપાટીના સુધારેલા પોલિસ્ટરીન (સાદા, કાર્બોક્સિલ-સંશોધિત અને એમાઇન-સંશોધિત) નેનોપાર્ટિકલ્સ સાથે કરવામાં આવ્યો હતો. આ અભ્યાસ આખરે દર્શાવે છે કે સપાટીના કોરોના ગુણધર્મો પણ કદ અને સપાટીની રચનાથી પ્રભાવિત થાય છે. વર્તમાન ઉપયોગો પોલિસ્ટરીન નેનોપાર્ટિકલ્સનો ઉપયોગ કેન્સરની સારવાર જેવા વિવિધ ઉપયોગોમાં કરવામાં આવે છે. કેન્સરની સારવાર સાથે સંકળાયેલ પ્રાથમિક મુદ્દો એ છે કે ઘણા કેમોથેરાપીઓ ગાંઠના કોષોમાં નબળા પ્રવેશથી પીડાય છે. લેરિના એટ અલ દ્વારા હાથ ધરાયેલા એક અભ્યાસમાં, સંશોધકોએ ગાંઠના પ્રતિગમનને પ્રભાવિત કરવા માટે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ કિરણોત્સર્ગ સાથે સંયોજનમાં પોલિસ્ટરીન નેનોપાર્ટિકલ્સનો ઉપયોગ કર્યો હતો. તેઓએ કેન્સરના કોષોમાં દવાની ડિલિવરી વધારવા માટે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ-પ્રેરિત પોલાણનો ઉપયોગ કરવાની પદ્ધતિનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો. નેનોપાર્ટિકલ્સનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે આ કાર્યક્રમોમાં કરવામાં આવે છે કારણ કે તેઓ આ ગાંઠની જગ્યાઓમાં સક્રિય અથવા નિષ્ક્રિય રીતે એકઠા થવામાં સક્ષમ હોય છે. આ એપ્લિકેશન માટે, પોલાણ એક મહત્વપૂર્ણ પરિબળ હોવાથી, પોલિસ્ટરીન નેનોપાર્ટિકલ્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો કારણ કે તેમની હાજરી નીચા દબાણની તીવ્રતા પર પોલાણ થવાની મંજૂરી આપે છે. ઉંદરના નમૂનાઓમાં, તેમના અભ્યાસમાં જાણવા મળ્યું છે કે 5-એફયુ ઇન્જેક્શનના સંયોજન સાથે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઇરેડિયેશન અને પોલિસ્ટરીન નેનોપાર્ટિકલ્સે ગાંઠ અવરોધ અને કુલ ગાંઠ રીગ્રેશનનું મજબૂત સ્તર દર્શાવ્યું હતું. વિવિધ કોષ રેખાઓ પર પોલિસ્ટરીન નેનોપાર્ટિકલ્સની અસર પર પણ સંશોધન કરવામાં આવ્યું છે. માનવ ગેસ્ટ્રિક એડેનોકાર્સિનોમા સેલ (એ. જી. એસ.) રેખાઓ સાથેના ઉપયોગનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે કારણ કે આ કોષો ઇન્જેશનથી નેનોપાર્ટિકલ્સ સાથે સંપર્કની પ્રથમ રેખા છે. ફોર્ટે એટ અલ દ્વારા અભ્યાસનો ધ્યેય. એ. જી. એસ. કોષો દ્વારા પોલિસ્ટરીન નેનોપાર્ટિકલ ગ્રહણના ગતિશીલ ગ્રહણનો અભ્યાસ કરીને જૈવિક પ્રણાલીઓ સાથે નેનોપાર્ટિકલ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની વધુ સમજણ હતી. અગાઉના અભ્યાસો દર્શાવે છે તેમ, એવું તારણ કાઢવામાં આવ્યું હતું કે દવા વિતરણ વ્યૂહરચનાઓને પ્રભાવિત કરનારા પ્રાથમિક પરિબળો આ નેનોપાર્ટિકલ્સના કદ અને સાંદ્રતા છે. પોલીસ્ટિરીન નેનોપાર્ટિકલ કમ્પોઝિટ્સ પણ તેમની અનુકૂલનક્ષમતાને કારણે સાહિત્યનું કેન્દ્ર છે. કમ્પોઝિટ્સ ઉપયોગી છે કારણ કે ઘટક સામગ્રી માટેના ગુણધર્મોને એવી રીતે જોડી શકાય છે જે મૂળ ઘટકોથી વિપરીત હોય. કેસ-બાય-કેસ ચોક્કસ પરિમાણોને સારી રીતે ટ્યુન કરવા માટે દવા વિતરણ કાર્યક્રમોમાં આ અત્યંત સુસંગત છે. લિમ એટ અલ દ્વારા હાથ ધરાયેલા એક અભ્યાસમાં, ચુંબકીય લક્ષ્યાંક દ્વારા કાર્ડિયાક માયોસાઇટ સારવાર માટે મોનો-ડિસ્પર્સ ફે 3 ઓ 4 અને પોલિસ્ટરીન નેનોપાર્ટિકલ્સના સંયોજનનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. અન્ય પોલિસ્ટરીન સંયોજનો સિલિકા નેનોપાર્ટિકલ્સ સાથે બનાવવામાં આવ્યા છે. આ સામગ્રીઓ ઓછી ઝેરીતા, તેના કણોના કદને નિયંત્રિત કરવામાં સક્ષમ બનવું, મજબૂત રાસાયણિક અને ઉષ્મીય સ્થિરતા, જૈવિક સુસંગતતા અને શારીરિક વાતાવરણમાં અધોગતિ જેવા ઘણા કારણોસર આકર્ષક છે. આમાંના ઘણા ગુણધર્મો પોલિસ્ટરીન નેનોપાર્ટિકલ્સ (એટલે કે, બાયોકોમ્પેટિબિલિટી અને કણોનું કદ) માં પહેલેથી જ હાજર હોવાથી, આ માળખાઓ માત્ર જૈવિક વાતાવરણમાં તેની અસરને વધારે છે. પરિણામે, આ પ્રકારના સંયોજનોમાં દવા પહોંચાડવાની રીતનો ઉપયોગ વધતો જોવા મળ્યો છે. માઇક્રોસ્ફિયર માઇક્રોસ્ફિયર (અથવા સૂક્ષ્મ કણો) એ નાના ગોળાકાર કણોના જૂથ છે જેનો વ્યાસ સામાન્ય રીતે 1 માઇક્રોનથી 1000 માઇક્રોન સુધીનો હોય છે. જ્યારે સૂક્ષ્મ ગોળાઓ કુદરતી અથવા કૃત્રિમ હેતુઓ દ્વારા બનાવી શકાય છે, ત્યારે કૃત્રિમ પોલિમર સૂક્ષ્મ ગોળાઓ અન્ય વિકલ્પો પર ઉપયોગી લાભો પ્રદાન કરે છે. પોલિમરીક માઇક્રોસ્ફિયરના સૌથી સામાન્ય પ્રકારો પોલિએથિલિન અને પોલિસ્ટરીન છે; જો કે, પોલિસ્ટરીન માઇક્રોસ્ફિયર ખાસ કરીને બાયોમેડિકલ એપ્લિકેશન્સમાં ઉપયોગી છે કારણ કે તેઓ સક્રિય રીતે કોષના વર્ગીકરણ અને રોગપ્રતિકારક શક્તિને સરળ બનાવવામાં સક્ષમ છે. આના પરિણામે પ્રોટીન અને લિગાન્ડ્સ પોલિસ્ટરીન નેનોપાર્ટિકલ્સની જેમ સહેલાઈથી શોષાય છે. પોલિસ્ટીરિન સૂક્ષ્મ કણો પણ હાઇડ્રોફોબિક છે જેનો અર્થ થાય છે કે જ્યારે તેઓ જૈવિક વાતાવરણના સંપર્કમાં આવશે ત્યારે તે ફૂલી જશે નહીં. માઇક્રોસ્ફિયર્સ અસંખ્ય દવા વિતરણ કાર્યક્રમો (દા. ત., આંખ, જનીન, ઇન્ટ્રા-ટ્યુમોરલ, સ્થાનિક, મૌખિક, અનુનાસિક, જઠરાંત્રિય, પેરોરલ, યોનિમાર્ગ, ટ્રાન્સડર્મલ અને કોલોનિક દવા વિતરણ) સાથે લાગુ પડે છે. પોલિસ્ટરીન માઇક્રોસ્ફિયરનો ઉપયોગ ચુંબકીય અને રેડિયોલાબેલ્ડ માઇક્રોસ્ફિયરમાં પણ જોવા મળે છે. તેવી જ રીતે, કાર્બોડીમાઇડ રસાયણશાસ્ત્ર દ્વારા ઉચ્ચ લિગાન્ડ જોડાણને કારણે ઘણા અભ્યાસો માટે કાર્બોક્સિલેટેડ પોલિસ્ટરીન માઇક્રોસ્ફિયર જેવા મોડેલ માઇક્રોસ્ફિયરનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે. માઇક્રોસ્ફિયર સંશ્લેષણ માઇક્રોસ્ફિયર તૈયાર કરવાની રીત તેમના ભૌતિક ગુણધર્મોને પ્રભાવિત કરી શકે છે. ભૂતકાળમાં પોલિસ્ટરીન માઇક્રોસ્ફિયર બનાવવા માટે પ્રેસિપિટેશન પોલિમરાઇઝેશન, સીડ પોલિમરાઇઝેશન, માઇક્રોઈમલશન અને ડિસ્પર્શન પોલિમરાઇઝેશન જેવી તૈયારી પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે. વરસાદ પોલિમરાઇઝેશન એ પોલિમર સંશ્લેષણની એક મજબૂત પદ્ધતિ છે જ્યાં મોનોમર અને ઇનિશિએટર દ્રાવકમાં ઓગળી જાય છે. આ પદ્ધતિ ઓછી સ્નિગ્ધતા, સ્વચ્છ સપાટીઓ, ઓછી ઘન સામગ્રી અને અનિયમિત ભૂમિતિઓને કારણે ફાયદાકારક છે, જે પરિબળો શારીરિક વાતાવરણમાં ફાયદાકારક છે. બીજ પોલિમરાઇઝેશન એ એક તૈયારી પદ્ધતિ છે જેનો ઉપયોગ કોર-શેલ પ્રવાહી મિશ્રણ બનાવવા માટે થાય છે. આ માળખામાં સારી સ્થિરતા અને સાંકડા કણોના કદનું વિતરણ હોય છે, જો કે, લાંબી અને જટિલ તૈયારી પ્રક્રિયાને કારણે કણોની અંદર મોનોમર્સ જડિત થવાની સંભાવના વધારે છે. માઇક્રોઇમ્યુલેશન એ પ્રવાહી મિશ્રણ દ્વારા પ્રવાહી મિશ્રણ બનાવવાની એક પદ્ધતિ છે. સૂક્ષ્મ પરપોટા સાથે કણો બનાવીને, આ પદ્ધતિ સમાન કણોના કદ અને સ્થિરતા ધરાવતા કણો બનાવી શકે છે. ડિસ્પર્શન પોલિમરાઇઝેશન એ સમાન કદના કણો બનાવવાની એક પદ્ધતિ છે, જે ચલાવવા અને ચલાવવા માટે સરળ હોવાના ફાયદા સાથે છે. આ પદ્ધતિ સાથે, કણોનું કદ સ્ટેબિલાઇઝર, કો-મોનોમર અને પાણીની સાંદ્રતામાં હેરફેર કરીને સરળતાથી સુધારી શકાય છે. આ કારણોસર, ડિસ્પર્શન પોલિમરાઇઝેશન પોલિસ્ટરીન માઇક્રોસ્ફિયર સંશ્લેષણની પ્રાથમિક પદ્ધતિઓમાંની એક બની ગઈ છે. આ દરેક પદ્ધતિઓ તેમના પોતાના ફાયદા અને ગેરફાયદા પ્રદાન કરે છે અને તે મુજબ માઇક્રોસ્ફિયર સંશ્લેષણ માટે પસંદ કરવામાં આવે છે. વર્તમાન એપ્લિકેશન્સ પોલિસ્ટરીન માઇક્રોસ્ફિયરનો ઉપયોગ અગાઉ સેરોલોજીકલ પરીક્ષણો (એટલે કે, રુમેટોઇડ સંધિવા, ફેલાયેલ લ્યુપસ એરિથેમેટસ અને સગર્ભાવસ્થા પરીક્ષણો) માટે કરવામાં આવ્યો છે. સરવનન એટ અલ. દર્શાવ્યું છે કે પોલિસ્ટરીન માઇક્રોસ્ફિયરનો ઉપયોગ આઇબુપ્રોફેન સાથે નિયંત્રિત દવા વિતરણ કાર્યક્રમો માટે થઈ શકે છે. દવા વિતરણ સાથે સંકળાયેલી સૌથી મોટી મર્યાદાઓમાંની એક એ છે કે નસમાં ઇન્જેક્ટ કરાયેલ દવા વાહક (દા. ત., માઇક્રોસ્ફિયર્સ અને લિપોસોમ્સ) મોનોન્યુક્લિયર ફેગોસાઇટ સિસ્ટમ (એમ. જી. એસ.) કોષો દ્વારા ફસાઈ જાય છે. એઇડ્સ અને ટ્યુબરક્યુલોસિસ જેવા રોગોની સારવારના પરિણામોની પ્રગતિ માટે આ મર્યાદા દૂર કરવી મહત્વપૂર્ણ છે, જે મુખ્યત્વે મેક્રોફેજ રિસ્પોન્સ સિસ્ટમ પર આધાર રાખે છે. મકીનો એટ અલ દ્વારા એક અભ્યાસ. પોલિસ્ટીરિન માઇક્રોસ્ફિયરને ગ્રહણ કરવા માટે એલ્વિઓલર મેક્રોફેજ માટે જરૂરી કદ અને સપાટીના ફેરફારોની તપાસ કરવામાં આવે છે. એવું દર્શાવવામાં આવ્યું હતું કે નરમ સપાટીવાળા સૂક્ષ્મ ગોળા એલ્વિઓલર મેક્રોફેજ માટે વધુ સુલભ હતા. વધુમાં, પ્રાથમિક એમાઇન જૂથો પણ કાર્બોક્સિલ જૂથો પર વધુ અસરકારક હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું હતું. પરિણામે, પોલિસ્ટરીન માઇક્રોસ્ફિયર્સમાં દવા વિતરણની પદ્ધતિના ઉપયોગમાં વધારો જોવા મળ્યો છે. પોલિસ્ટિરીન ઝેરીકરણ એ ધ્યાનમાં લેવાનું સૌથી મહત્વપૂર્ણ પરિબળો પૈકીનું એક છે પોલિસ્ટિરીન કણોની ઝેરીકરણ. આ માળખાં પ્રતિક્રિયાશીલ ઓક્સિજન પ્રજાતિઓના ઉત્પાદન અને કોષની સદ્ધરતા પર કેવી અસર કરી શકે છે તે સમજવા માટે ઘણા ઈન વિટ્રો અભ્યાસો હાથ ધરવામાં આવ્યા છે. એકંદરે, આ અભ્યાસો દર્શાવે છે કે પોલિસ્ટરીન નેનોપાર્ટિકલ્સ કોષની સદ્ધરતા પર અસર કરતા નથી. તેવી જ રીતે, માનવ નમૂનાઓમાં પોલિસ્ટરીનની ઝેરી અસરને ધ્યાનમાં લેવી મહત્વપૂર્ણ છે. પર્યાવરણ પર પોલિસ્ટરીનની અસરોને કારણે વિવિધ આંતરરાષ્ટ્રીય અને સ્થાનિક એજન્સીઓ દ્વારા પોલિસ્ટરીનનો ઉપયોગ તપાસ હેઠળ છે. પરિણામે, પોલિસ્ટરીન માનવ સ્વાસ્થ્યને કેવી રીતે અસર કરી શકે છે તે હંમેશા ચિંતાનું કારણ રહ્યું છે. પર્યાવરણીય સંરક્ષણ એજન્સી (ઇપીએ) અને મુટ્ટી એટ અલ દ્વારા હાથ ધરવામાં આવેલા અભ્યાસો. દાવો કરે છે કે સ્ટાયરીનની ક્રોનિક ઝેરીતા 300 પીપીએમ (1,000 માઇક્રોગ્રામ/એમ 3) છે. પોલિમર ઉદ્યોગમાં, આ સ્તરો સામાન્ય રીતે 20 પીપીએમથી વધુ નથી જતા. વધુમાં, એફડીએ અહેવાલ આપે છે કે સ્વીકાર્ય દૈનિક સેવન (એડીઆઈ) 90,000 માઇક્રોગ્રામ/વ્યક્તિ/દિવસ છે. સંદર્ભો દવા વિતરણ ઉપકરણો