Bioadhesive
બાયોએડેસિવ્સ એ કુદરતી પોલિમરીક સામગ્રી છે જે એડહેસિવ્સ તરીકે કામ કરે છે. આ શબ્દનો ઉપયોગ કેટલીકવાર શર્કરા જેવા જૈવિક મોનોમર્સમાંથી કૃત્રિમ રીતે રચાયેલા ગુંદરને વર્ણવવા માટે અથવા જૈવિક પેશીઓને વળગી રહેવા માટે રચાયેલ કૃત્રિમ સામગ્રીનો અર્થ કરવા માટે વધુ ઢીલી રીતે થાય છે. બાયોએડેસિવ્સમાં વિવિધ પદાર્થો હોઈ શકે છે, પરંતુ પ્રોટીન અને કાર્બોહાઈડ્રેટ્સ મુખ્યત્વે જોવા મળે છે. જિલેટીન અને સ્ટાર્ચ જેવા કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ જેવા પ્રોટીનનો ઉપયોગ માણસ દ્વારા ઘણા વર્ષોથી સામાન્ય હેતુના ગુંદર તરીકે કરવામાં આવે છે, પરંતુ સામાન્ય રીતે તેમની કામગીરીની ખામીઓએ તેમને કૃત્રિમ વિકલ્પો દ્વારા બદલવામાં આવ્યા છે. કુદરતી વિશ્વમાં જોવા મળતા અત્યંત અસરકારક એડહેસિવ્સની હાલમાં તપાસ ચાલી રહી છે. ઉદાહરણ તરીકે, સૂક્ષ્મજીવાણુઓ અને દરિયાઈ મોલસ્ક અને ક્રસ્ટેશિયન્સ દ્વારા સ્ત્રાવ થતા બાયોએડેસિવ્સ પર બાયોમિમિક્રીના દૃષ્ટિકોણથી સંશોધન કરવામાં આવી રહ્યું છે. વધુમાં, પ્રોટીન અને કાર્બોહાઈડ્રેટનું થિયોલેશન આ પોલિમર (થિયોમર્સ) ને ડાયસલ્ફાઇડ બોન્ડ રચના દ્વારા ખાસ કરીને કેરાટિન અથવા લાળ ગ્લાયકોપ્રોટીન જેવા પ્રોટીનના સિસ્ટીન-સમૃદ્ધ પેટા ક્ષેત્રોને સહસંયોજક રીતે વળગી રહેવા માટે સક્ષમ બનાવે છે. થિયોલેટેડ ચિટોસન અને થિયોલેટેડ હાયલ્યુરોનિક એસિડનો ઉપયોગ વિવિધ ઔષધીય ઉત્પાદનોમાં બાયોએડેસિવ્સ તરીકે થાય છે. પ્રકૃતિમાં બાયોએડેઝિવ્સ સજીવો જોડાણ, બાંધકામ અને અવરોધમાં તેમજ શિકાર અને સંરક્ષણમાં ઉપયોગ માટે બાયોએડેઝિવ્સ સ્ત્રાવ કરી શકે છે. ઉદાહરણોમાં તેમના ઉપયોગનો સમાવેશ થાય છેઃ સપાટીઓનું વસાહતીકરણ (દા. ત. બેક્ટેરિયા, શેવાળ, ફૂગ, મસલ, બાર્નાકલ, રોટિફર્સ) મુસેલના બાયસલ થ્રેડો પોલીકેટ વોર્મ્સ દ્વારા ટ્યુબ બિલ્ડિંગ, જે પાણીની અંદરના ટેકરાઓમાં રહે છે જંતુના ઇંડા, લાર્વા અથવા પ્યુપલ સપાટીઓ (વનસ્પતિ, ખડકો) સાથે જોડાણ કરે છે, અને જંતુના સમાગમ પ્લગ કેટલાક જંતુઓ દ્વારા અને કેટલીક માછલીઓ (દા. ત. ત્રણ-સ્પાઈન્ડ સ્ટિકલબૅક) નોટાડેન દેડકાઓ દ્વારા અને દરિયાઈ કાકડીઓ દ્વારા રક્ષણ કરો સ્પાઈડર વેબમાં અને મખમલના કીડાઓ દ્વારા શિકાર કરો કેટલાક બાયોએડેસિવ્સ ખૂબ જ મજબૂત હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, પુખ્ત બાર્નકલ્સ 2 એમપીએ (2 એન/એમએમ 2) જેટલા ઊંચા પુલ-ઓફ બળો પ્રાપ્ત કરે છે. સમાન રીતે મજબૂત, ઝડપથી વળગી રહેલા ગુંદર-જેમાં 171 જુદા જુદા પ્રોટીન હોય છે અને તે ભીની, ભેજવાળી અને અશુદ્ધ સપાટીઓને વળગી રહી શકે છે-તે ખૂબ જ સખત લિમ્પેટ પ્રજાતિઓ પેટેલા વલ્ગાટા દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે; આ એડહેસિવ સામગ્રી સર્જિકલ એડહેસિવ્સ અને અન્ય ઘણી એપ્લિકેશનોના વિકાસમાં સંશોધનનો ખૂબ જ રસપ્રદ વિષય છે. સિલ્ક ડોપનો ઉપયોગ એરાક્નિડ્સ અને જંતુઓ દ્વારા ગુંદર તરીકે પણ થઈ શકે છે. પોલિફેનોલિક પ્રોટીન પ્રોટીનનું નાનું કુટુંબ જેને કેટલીકવાર પોલિફેનોલિક પ્રોટીન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે તે કેટલાક દરિયાઈ અપૃષ્ઠવંશી પ્રાણીઓ જેમ કે વાદળી મસેલ, માયટિલસ એડ્યુલિસ દ્વારા કેટલાક શેવાળ દ્વારા અને પોલિચેઇટ ફ્રેગમેટોપોમા કેલિફોર્નિકા દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. આ પ્રોટીનમાં ઉચ્ચ સ્તરનું પોસ્ટ-ટ્રાન્સલેશનલી મોડિફાઇડ-ઓક્સિડાઇઝ્ડ-ટાયરોસિનનું સ્વરૂપ, એલ-3,4-ડાયહાઇડ્રોક્સિફિનાઇલાલાનિન (લેવોડોપા, એલ-ડોપા) તેમજ સિસ્ટીન (સિસ્ટીન) નું ડાયસલ્ફાઇડ (ઓક્સિડાઇઝ્ડ) સ્વરૂપ હોય છે. ઝેબ્રા મસેલ (ડ્રેઇસેના પોલીમોર્ફા) માં, આવા બે પ્રોટીન, ડી. પી. એફ. પી.-1 અને ડી. પી. એફ. પી.-2, બાયસસ થ્રેડો અને એડહેસિવ પ્લેક વચ્ચેના વળાંકમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે. આ પ્રોટીનની હાજરી, સામાન્ય રીતે, બાયોએડેસિવ્સ તરીકે કામ કરતી સામગ્રીને સખત કરવામાં ફાળો આપે છે. ડાયહાઇડ્રોક્સિફિનાઇલાલેનાઇન-ભાગની હાજરી ટાયરોસિન હાઇડ્રોક્સિલેઝ-પ્રકારનાં ઉત્સેચકની ક્રિયામાંથી ઉદ્ભવે છે; ઈન વિટ્રોમાં, એવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે મશરૂમ ટાયરોસિનેઝનો ઉપયોગ કરીને પ્રોટીનને ક્રોસ-લિંક્ડ (પોલિમરાઇઝ્ડ) કરી શકાય છે. લિમ્પેટ અને દરિયાઈ તારાઓ જેવા કામચલાઉ સંલગ્નતા સજીવો સ્ટીફન સંલગ્નતા બનાવવા માટે સક્શન અને લાળ જેવી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી બીજકણ, ગર્ભ અને કિશોર સ્વરૂપો વસાહતીકરણ માટે અનુકૂળ સપાટીઓ સાથે તેમના પ્રારંભિક જોડાણને સુરક્ષિત કરવા માટે કામચલાઉ એડહેસિવ્સ (ઘણીવાર ગ્લાયકોપ્રોટીન) નો ઉપયોગ કરી શકે છે. ટેકી અને સ્થિતિસ્થાપક સ્ત્રાવ કે જે દબાણ-સંવેદનશીલ એડહેસિવ્સ તરીકે કામ કરે છે, સંપર્ક પર તાત્કાલિક જોડાણો બનાવે છે, તે આત્મરક્ષા અને શિકારના સંદર્ભમાં પ્રાધાન્યક્ષમ છે. મોલેક્યુલર મિકેનિઝમ્સમાં બિન-સહસંયોજક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ અને પોલિમર સાંકળ ગૂંચવણનો સમાવેશ થાય છે. ઘણા બાયોપોલિમર-પ્રોટીન, કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ, ગ્લાયકોપ્રોટીન અને મ્યુકોપોલીસેકરાઇડ્સ-નો ઉપયોગ હાઇડ્રોજેલ્સ બનાવવા માટે થઈ શકે છે જે કામચલાઉ સંલગ્નતામાં ફાળો આપે છે. કાયમી સંલગ્નતા ઘણા કાયમી બાયોએડેસિવ્સ (દા. ત., મેન્ટિસનું ઊથેકલ ફીણ) "સક્રિય કરવા માટે મિશ્રણ" પ્રક્રિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે જેમાં સહસંયોજક ક્રોસ-લિંકિંગ દ્વારા સખ્તાઇનો સમાવેશ થાય છે. બિન-ધ્રુવીય સપાટીઓ પર એડહેસિવ મિકેનિઝમ્સમાં વેન ડેર વાલ્સ બળોનો સમાવેશ થઈ શકે છે, જ્યારે ધ્રુવીય સપાટીઓ પર હાઇડ્રોજન બંધન અને ધાતુના કેટાયન સાથે બંધન (અથવા પુલ બનાવવું) જેવી પદ્ધતિઓ ઉચ્ચ ચોંટતા બળોને પ્રાપ્ત કરવાની મંજૂરી આપી શકે છે. સુક્ષ્મસજીવો એસિડિક પોલિસેકરાઇડ્સનો ઉપયોગ કરે છે (મોલેક્યુલર માસ આશરે 1,00,000 ડી. એ.) દરિયાઈ બેક્ટેરિયા 500,000 એન/એમ 2 સુધીના કાચ સાથે બંધની શક્તિ પ્રાપ્ત કરવા માટે કાર્બોહાઇડ્રેટ એક્સોપોલીમરનો ઉપયોગ કરે છે દરિયાઈ અપૃષ્ઠવંશી પ્રાણીઓ સામાન્ય રીતે અપરિવર્તનીય જોડાણ માટે પ્રોટીન આધારિત ગુંદરનો ઉપયોગ કરે છે. કેટલાક મસલ ધ્રુવીય સપાટીઓ પર 800,000 એન/એમ 2 અને બિન-ધ્રુવીય સપાટીઓ પર 30,000 એન/એમ 2 પ્રાપ્ત કરે છે આ સંખ્યાઓ પર્યાવરણ પર આધારિત છે, ઉચ્ચ શિકાર વાતાવરણમાં મસલ સબસ્ટ્રેટ્સ સાથે વધુ જોડાણ ધરાવે છે. કેટલાક શેવાળ અને દરિયાઈ અપૃષ્ઠવંશી પ્રાણીઓ લેક્પ્રોટીનનો ઉપયોગ કરે છે જે સંલગ્નતાને અસર કરવા માટે એલ-ડોપા ધરાવે છે. મેન્ટિસના ઊથેકલ ફીણમાં પ્રોટીન એલ-ડોપા સાથે સંબંધિત નાના અણુઓ દ્વારા ટેનિંગ પ્રતિક્રિયા દ્વારા સહસંયોજક રીતે ક્રોસ-લિંક્ડ હોય છે જે કેટેકોલ ઓક્સિડેઝ અથવા પોલિફીનોલ ઓક્સિડેઝ ઉત્સેચકો દ્વારા ઉત્પ્રેરિત થાય છે. એલ-ડોપા એ ટાયરોસિન અવશેષ છે જે વધારાના હાઇડ્રોક્સિલ જૂથ ધરાવે છે. દરેક બાજુની સાંકળમાં જોડિયા હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો સપાટીઓને બાંધવા માટે પાણી સાથે સારી રીતે સ્પર્ધા કરે છે, હાઇડ્રોજન બંધ દ્વારા ધ્રુવીય જોડાણો બનાવે છે અને ખનિજ સપાટીઓમાં ધાતુઓને ચીલેટ કરે છે. ફે (એલ-ડોપા3) સંકુલ પોતે મસેલ તકતીમાં ખૂબ ક્રોસ-લિંકિંગ અને એકતા માટે જવાબદાર હોઈ શકે છે, પરંતુ વધુમાં આયર્ન એલ-ડોપાના ઓક્સિડેશનને પ્રતિક્રિયાશીલ ક્વિનોન મુક્ત રેડિકલમાં ઉત્પ્રેરિત કરે છે, જે સહસંયોજક બંધ બનાવે છે. બાયોએડેસિવ્સ વ્યાવસાયિક હિત ધરાવે છે કારણ કે તેઓ બાયોકોમ્પેટિબલ હોય છે, એટલે કે. ત્વચા અથવા શરીરના અન્ય પેશીઓને સંડોવતા બાયોમેડિકલ કાર્યક્રમો માટે ઉપયોગી છે. કેટલાક ભીના વાતાવરણમાં અને પાણીની નીચે કામ કરે છે, જ્યારે અન્ય ઓછી સપાટીની ઊર્જાને વળગી રહી શકે છે-પ્લાસ્ટિક જેવી બિન-ધ્રુવીય સપાટીઓ. તાજેતરના વર્ષોમાં, કૃત્રિમ એડહેસિવ્સ ઉદ્યોગ પર્યાવરણીય ચિંતાઓ અને જોખમી ઘટકો, અસ્થિર કાર્બનિક સંયોજન ઉત્સર્જન અને પેટ્રોકેમિકલ ફીડસ્ટોક્સમાંથી મેળવેલા એડહેસિવ્સના રિસાયક્લિંગ અથવા ફરીથી મધ્યસ્થી કરવામાં મુશ્કેલીઓ સંબંધિત આરોગ્ય અને સલામતીના મુદ્દાઓથી પ્રભાવિત થયો છે. તેલની વધતી કિંમતો કૃત્રિમ એડહેસિવ્સના જૈવિક વિકલ્પોમાં વ્યાપારી હિતને પણ પ્રોત્સાહન આપી શકે છે. શેલેક એ વ્યવહારુ ઉપયોગમાં લેવાતા બાયોએડેઝિવનું પ્રારંભિક ઉદાહરણ છે. વધારાના ઉદાહરણો હવે અસ્તિત્વમાં છે, અન્ય વિકાસમાં છેઃ બેક્ટેરિયલ એક્સોપોલીસેકરાઇડ યુએસબી પીઆરએફ/સોયા 2000 પર આધારિત કોમોડિટી લાકડું એડહેસિવ, એક કોમોડિટી લાકડું એડહેસિવ જે 50 ટકા સોયા હાઇડ્રોલાઇસેટ છે અને આંગળીના સાંધામાં ઉત્કૃષ્ટ છે લીલા લાકડાના મસેલ એડહેસિવ પ્રોટીન પ્રયોગશાળાના કોષ અને પેશી સંવર્ધન પ્રયોગોમાં પ્લાસ્ટિકની સપાટી પર કોષોને જોડવામાં મદદ કરી શકે છે (બાહ્ય કડીઓ જુઓ) નોટાડેન ફ્રોગ ગુંદર બાયોમેડિકલ ઉપયોગો માટે વિકાસ હેઠળ છે, દા. ત. ઓર્થોપેડિક કાર્યક્રમો માટે સર્જિકલ ગુંદર તરીકે અથવા હેમોસ્ટેટ મ્યુકોસલ દવા વિતરણ કાર્યક્રમો તરીકે. ઉદાહરણ તરીકે, મસેલ એડહેસિવ પ્રોટીનની ફિલ્મો પોલિકાર્બોફિલ સાથે તુલનાત્મક મ્યુકોડેશન આપે છે, જે એક કૃત્રિમ હાઇડ્રોજેલ છે જેનો ઉપયોગ દવાના ઓછા ડોઝ પર અસરકારક દવા વિતરણ પ્રાપ્ત કરવા માટે થાય છે. આંખ અથવા નાક જેવી મ્યુકોસલ સપાટી સાથે સંલગ્નતા દ્વારા રહેવાનો સમય વધવાથી દવાનું વધુ સારું શોષણ થઈ શકે છે. વિવિધ અવયવોના લાંબા ગાળાના સતત ઇમેજિંગ (પહેરવાલાયક બાયોએડેસિવ સ્ટ્રેચેબલ ઉચ્ચ-રીઝોલ્યુશન અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઇમેજિંગ પેચ દ્વારા, સંભવિત નવીન નિદાન અને દેખરેખ સાધનોને સક્ષમ કરે છે) ઉત્પાદનની કેટલીક વ્યાવસાયિક પદ્ધતિઓ પર સંશોધન કરવામાં આવી રહ્યું છેઃ સીધા રાસાયણિક સંશ્લેષણ, દા. ત. કૃત્રિમ પોલિમરમાં એલ-ડોપા જૂથોનો સમાવેશ ટ્રાન્સજેનિક બેક્ટેરિયા અથવા યીસ્ટનું ફર્મેન્ટેશન જે બાયોએડેસિવ પ્રોટીન જનીનોને વ્યક્ત કરે છે કુદરતી સજીવોની ખેતી (નાના અને મોટા) જે બાયોએડેસિવ સામગ્રીને સ્ત્રાવ કરે છે મ્યુકોએડેઝન બાયોએડેઝન કરતાં વધુ ચોક્કસ શબ્દ મ્યુકોએડેઝન છે. આંતરડા અથવા નાક જેવી મોટાભાગની મ્યુકોસલ સપાટીઓ લાળના સ્તરથી ઢંકાયેલી હોય છે. આ સ્તર સાથે દ્રવ્યના જોડાણને તેથી મ્યુકોઆડેઝન કહેવામાં આવે છે. મ્યુકોડેસિવ એજન્ટો સામાન્ય રીતે હાઇડ્રોજન બંધન જૂથો ધરાવતા પોલિમર હોય છે જેનો ઉપયોગ ભીના ફોર્મ્યુલેશનમાં અથવા ડ્રગ ડિલિવરી હેતુઓ માટે સૂકા પાવડરમાં થઈ શકે છે. મ્યુકોઆડેઝન પાછળની પદ્ધતિઓ હજુ સુધી સંપૂર્ણપણે સ્પષ્ટ કરવામાં આવી નથી, પરંતુ સામાન્ય રીતે સ્વીકૃત સિદ્ધાંત એ છે કે મ્યુકોઆડેસિવ એજન્ટ અને લાળ વચ્ચે નજીકનો સંપર્ક સ્થાપિત થવો જોઈએ, ત્યારબાદ મ્યુકોઆડેસિવ પોલિમર અને મ્યુકિનનું આંતરપ્રવેશ અને મેક્રોમોલેક્યુલ્સ વચ્ચે ગૂંચવણો અને રાસાયણિક બંધની રચના સાથે પૂર્ણ થવું જોઈએ. શુષ્ક પોલિમર પાવડરના કિસ્સામાં, પ્રારંભિક સંલગ્નતા મોટે ભાગે મ્યુકોસાથી રચનામાં પાણીની હિલચાલ દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે, જે નિર્જલીકરણ અને લાળના સ્તરને મજબૂત કરવા તરફ દોરી જાય છે. વેન ડેર વાલ્સ, હાઇડ્રોજનની અનુગામી રચના અને, હકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરેલા પોલિમરના કિસ્સામાં, મ્યુસિન્સ અને હાઇડ્રેટેડ પોલિમર વચ્ચેના ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક બોન્ડ્સ લાંબા સમય સુધી સંલગ્નતાને પ્રોત્સાહન આપે છે. મ્યુકિલેજ સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ "મસલ્સ નવી સર્જિકલ ગુંદર શક્યતાઓને પ્રેરિત કરે છે" પણ જુઓ. સાયન્સ ડેઇલી લેખ, ડિસેમ્બર 2007. એબીસી ટીવી વિજ્ઞાન કાર્યક્રમ કેટાલિસ્ટ પર ફ્રોગ ગુંદર વાર્તા. "દરિયાઈ શેવાળ વધુ સારા બાયોમેડિકલ એડહેસિવ્સની ચાવી ધરાવે છે", આરોગ્ય સંભાળ માટે બાયોમટેરિયલ્સઃ યુરોપિયન યુનિયન દ્વારા ભંડોળ પૂરું પાડવામાં આવેલ સંશોધનનો એક દાયકો, પૃષ્ઠ 23 મ્યુકોડેસિવ જેલ્સ પર થીસીસ "મેરી ક્યુરી પ્રોજેક્ટ બાયોએડેઝન પર સિનિડેરિયન હાઈડ્રાનો ઉપયોગ કરીને નમૂના સજીવો તરીકે એડહેસિવ્સ બાયોમોલેક્યુલ્સ એનિમલ પ્રોટીન