Bioadhesive
बायोएडेसिव प्राकृतिक पॉलीमेरिक पदार्थ हैं जो चिपकने का काम करते हैं। इस शब्द का उपयोग कभी-कभी शर्करा जैसे जैविक मोनोमर्स से कृत्रिम रूप से बने गोंद का वर्णन करने के लिए अधिक शिथिल रूप से किया जाता है, या इसका अर्थ जैविक ऊतक से चिपकने के लिए डिज़ाइन की गई सिंथेटिक सामग्री है। बायोएडेसिव्स में विभिन्न प्रकार के पदार्थ हो सकते हैं, लेकिन प्रोटीन और कार्बोहाइड्रेट प्रमुखता से होते हैं। जिलेटिन और स्टार्च जैसे कार्बोहाइड्रेट जैसे प्रोटीन का उपयोग मनुष्य द्वारा कई वर्षों से सामान्य-उद्देश्य वाले गोंद के रूप में किया जाता रहा है, लेकिन आमतौर पर उनके प्रदर्शन की कमियों ने उन्हें सिंथेटिक विकल्पों द्वारा प्रतिस्थापित किया है। प्राकृतिक दुनिया में पाए जाने वाले अत्यधिक प्रभावी चिपकने वाले पदार्थ वर्तमान में जांच के दायरे में हैं। उदाहरण के लिए, सूक्ष्मजीवों और समुद्री मोलस्क और क्रस्टेशियन द्वारा स्रावित जैव-चिपकने वाले पदार्थों पर बायोमिमिक्री की दृष्टि से शोध किया जा रहा है। इसके अलावा, प्रोटीन और कार्बोहाइड्रेट का थियोलेशन इन पॉलिमरों (थियोमर्स) को विशेष रूप से डायसल्फ़ाइड बंधन निर्माण के माध्यम से केराटिन या म्यूकस ग्लाइकोप्रोटीन जैसे प्रोटीन के सिस्टीन-समृद्ध उपक्षेत्रों का सहसंयोजक रूप से पालन करने में सक्षम बनाता है। थियोलेटेड चिटोसन और थियोलेटेड हाइलूरोनिक एसिड का उपयोग विभिन्न औषधीय उत्पादों में जैव चिपकने वाले के रूप में किया जाता है। प्रकृति में जैव-चिपकने वाले जीव लगाव, निर्माण और बाधा के साथ-साथ शिकार और रक्षा में उपयोग के लिए जैव-चिपकने वाले पदार्थ का स्राव कर सकते हैं। उदाहरणों में इनका उपयोग निम्नलिखित के लिए किया जाता हैः सतहों का उपनिवेशीकरण (जैसे. बैक्टीरिया, शैवाल, कवक, मसल्स, बार्नाकल, रोटिफर्स) मुसेल के बायसल धागे पॉलीकेट कीड़े द्वारा ट्यूब बिल्डिंग, जो पानी के नीचे के टीलों में रहते हैं कीट अंडे, लार्वा या सतहों (वनस्पति, चट्टानों) से प्यूपा लगाव, और कीट संभोग प्लग कुछ कीड़ों द्वारा रक्त-खिलाने वाले टिक्स घोंसला-निर्माण द्वारा मेजबान लगाव, और कुछ मछलियों (जैसे। तीन-कताई वाले स्टिकलबैक) नोटाडेन मेंढकों और समुद्री खीरे द्वारा रक्षा मकड़ी के जाल और मखमल के कीड़ों द्वारा पकड़ा जाता है कुछ जैव-चिपकने वाले बहुत मजबूत होते हैं। उदाहरण के लिए, वयस्क बार्नाकल 2 एमपीए (2 एन/मिमी2) के रूप में उच्च पुल-ऑफ बल प्राप्त करते हैं। एक समान रूप से मजबूत, तेजी से चिपकने वाला गोंद-जिसमें 171 अलग-अलग प्रोटीन होते हैं और जो गीली, नम और अशुद्ध सतहों का पालन कर सकते हैं-बहुत कठोर लंगड़ा प्रजाति पैटेल्ला वल्गाटा द्वारा उत्पादित किया जाता है; यह चिपकने वाली सामग्री सर्जिकल चिपकने और कई अन्य अनुप्रयोगों के विकास में अनुसंधान का एक बहुत ही दिलचस्प विषय है। रेशम के डोप का उपयोग अराक्निड्स और कीड़ों द्वारा गोंद के रूप में भी किया जा सकता है। पॉलीफेनोलिक प्रोटीन प्रोटीन का छोटा परिवार जिसे कभी-कभी पॉलीफेनोलिक प्रोटीन के रूप में संदर्भित किया जाता है, कुछ समुद्री अकशेरुकी जैसे नीले मुसेल, माइटिलस एडुलिस द्वारा कुछ शैवाल और पॉलीकेट फ्रैगमेटोपोमा कैलिफोर्निका द्वारा उत्पादित किया जाता है। इन प्रोटीनों में उच्च स्तर का अनुवाद के बाद संशोधित-ऑक्सीकृत-टायरोसिन का रूप, एल-3,4-डाइहाइड्रोक्सीफिनाइललैनिन (लेवोडोपा, एल-डोपा) के साथ-साथ सिस्टीन (सिस्टिन) का डाइसल्फ़ाइड (ऑक्सीकृत) रूप होता है। जेब्रा मसेल (ड्रेसेना बहुरूपी) में, ऐसे दो प्रोटीन, डी. पी. एफ. पी.-1 और डी. पी. एफ. पी.-2, बाइसस धागे और चिपकने वाली पट्टिका के बीच के मोड़ में स्थानीयकृत होते हैं। इन प्रोटीनों की उपस्थिति, आम तौर पर, जैव-चिपकने वाले के रूप में काम करने वाली सामग्री को कठोर करने में योगदान देती है। डायहाइड्रोक्सीफिनाइललैनिन-भाग की उपस्थिति एक टायरोसिन हाइड्रॉक्सिलेस-प्रकार के एंजाइम की क्रिया से उत्पन्न होती है; इन विट्रो में, यह दिखाया गया है कि मशरूम टायरोसिनेज का उपयोग करके प्रोटीन को क्रॉस-लिंक्ड (पॉलीमराइज्ड) किया जा सकता है। अस्थायी आसंजन जीव जैसे कि लिम्पेट और समुद्री सितारे स्टीफन आसंजन बनाने के लिए सक्शन और बलगम जैसी स्लाइम का उपयोग करते हैं, जो पुल-ऑफ को पार्श्व खिंचाव की तुलना में बहुत कठिन बनाता है; यह लगाव और गतिशीलता दोनों की अनुमति देता है। बीजाणु, भ्रूण और किशोर रूप उपनिवेशण के लिए अनुकूल सतहों पर अपने प्रारंभिक लगाव को सुरक्षित करने के लिए अस्थायी चिपकने (अक्सर ग्लाइकोप्रोटीन) का उपयोग कर सकते हैं। टेकी और लोचदार स्राव जो दबाव-संवेदनशील चिपकने का काम करते हैं, संपर्क पर तत्काल लगाव बनाते हैं, आत्मरक्षा और शिकार के संदर्भ में बेहतर हैं। आणविक तंत्र में गैर-सहसंयोजक अंतःक्रियाएँ और बहुलक श्रृंखला उलझाव शामिल हैं। कई बायोपॉलिमर-प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट, ग्लाइकोप्रोटीन और म्यूकोपॉलीसेकेराइड्स-का उपयोग हाइड्रोजेल बनाने के लिए किया जा सकता है जो अस्थायी आसंजन में योगदान करते हैं। स्थायी आसंजन कई स्थायी जैव आसंजन (जैसे, मेंटिस का ऊथेकल फोम) एक "सक्रिय करने के लिए मिश्रण" प्रक्रिया द्वारा उत्पन्न होते हैं जिसमें सहसंयोजक क्रॉस-लिंकिंग के माध्यम से कठोरता शामिल होती है। गैर-ध्रुवीय सतहों पर चिपकने वाले तंत्र में वैन डेर वाल्स बल शामिल हो सकते हैं, जबकि ध्रुवीय सतहों पर तंत्र जैसे हाइड्रोजन बंधन और धातु के धनायनों से जुड़ने (या पुल बनाने) से उच्च चिपकने वाले बल प्राप्त किए जा सकते हैं। सूक्ष्मजीव अम्लीय पॉलीसेकेराइड्स (आणविक द्रव्यमान लगभग 100,000 डी. ए.) का उपयोग करते हैं समुद्री बैक्टीरिया कार्बोहाइड्रेट एक्सोपॉलिमर का उपयोग करते हैं ताकि 500,000 एन/एम 2 तक के कांच के लिए बंधन शक्ति प्राप्त की जा सके समुद्री अकशेरुकी आमतौर पर अपरिवर्तनीय लगाव के लिए प्रोटीन आधारित गोंद का उपयोग करते हैं। कुछ मसल्स ध्रुवीय सतहों पर 800,000 एन/एम 2 और गैर-ध्रुवीय सतहों पर 30,000 एन/एम 2 प्राप्त करते हैं ये संख्याएँ पर्यावरण पर निर्भर हैं, उच्च परभक्षी वातावरण में मसल्स का सब्सट्रेट से लगाव बढ़ जाता है। कुछ शैवाल और समुद्री अकशेरुकी जीव चिपकने को प्रभावित करने के लिए लेक्प्रोटीन का उपयोग करते हैं जिसमें एल-डोपा होता है। मेंटिस के ऊथेकल फोम में प्रोटीन को एक टेनिंग प्रतिक्रिया के माध्यम से एल-डोपा से संबंधित छोटे अणुओं द्वारा सहसंयोजक रूप से क्रॉस-लिंक्ड किया जाता है जिसे कैटेकोल ऑक्सीडेस या पॉलीफेनोल ऑक्सीडेस एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित किया जाता है। एल-डोपा एक टायरोसिन अवशेष है जिसमें एक अतिरिक्त हाइड्रॉक्सिल समूह होता है। प्रत्येक पार्श्व-श्रृंखला में जुड़वां हाइड्रॉक्सिल समूह सतहों को बांधने के लिए पानी के साथ अच्छी तरह से प्रतिस्पर्धा करते हैं, हाइड्रोजन बंधन के माध्यम से ध्रुवीय संलग्नक बनाते हैं, और खनिज सतहों में धातुओं को चीलेट करते हैं। फ़े (एल-डोपा3) परिसर स्वयं मुसेल पट्टिका में बहुत अधिक क्रॉस-लिंकिंग और सामंजस्य के लिए जिम्मेदार हो सकता है, लेकिन इसके अलावा लोहा एल-डोपा के ऑक्सीकरण को प्रतिक्रियाशील क्विनोन मुक्त कणों में उत्प्रेरित करता है, जो आगे चलकर सहसंयोजक बंधन बनाते हैं। अनुप्रयोग जैव-चिपकने वाले वाणिज्यिक हित के होते हैं क्योंकि वे जैव-संगत होते हैं, अर्थात। त्वचा या शरीर के अन्य ऊतकों से जुड़े जैव चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी। कुछ गीले वातावरण और पानी के नीचे काम करते हैं, जबकि अन्य कम सतह ऊर्जा-प्लास्टिक जैसी गैर-ध्रुवीय सतहों से चिपक सकते हैं। हाल के वर्षों में, सिंथेटिक चिपकने वाला उद्योग पर्यावरणीय चिंताओं और खतरनाक अवयवों, अस्थिर कार्बनिक यौगिक उत्सर्जन, और पेट्रोकेमिकल फीडस्टॉक्स से प्राप्त चिपकने वाले पदार्थों के पुनर्चक्रण या पुनः मध्यस्थता में कठिनाइयों से संबंधित स्वास्थ्य और सुरक्षा मुद्दों से प्रभावित हुआ है। तेल की बढ़ती कीमतें कृत्रिम चिपकने के जैविक विकल्पों में वाणिज्यिक रुचि को भी प्रोत्साहित कर सकती हैं। शेलैक व्यावहारिक उपयोग के लिए रखे गए जैव-चिपकने का एक प्रारंभिक उदाहरण है। अब विकास में अन्य उदाहरणों के साथ अतिरिक्त उदाहरण मौजूद हैंः एक बैक्टीरियल एक्सोपॉलीसेकेराइड यू. एस. बी. पी. आर. एफ./सोया 2000 पर आधारित वस्तु लकड़ी का चिपकने वाला, एक वस्तु लकड़ी का चिपकने वाला जो 50 प्रतिशत सोया हाइड्रोलाइसेट है और उंगली से जुड़ने वाले हरे लकड़ी में उत्कृष्ट है, मसेल चिपकने वाला प्रोटीन प्रयोगशाला कोशिका और ऊतक संवर्धन प्रयोगों में प्लास्टिक की सतहों पर कोशिकाओं को जोड़ने में सहायता कर सकता है (बाहरी लिंक देखें) नोटडेन मेंढक गोंद जैव चिकित्सा उपयोग के लिए विकास के अधीन है, जैसे। ऑर्थोपेडिक अनुप्रयोगों के लिए एक सर्जिकल गोंद के रूप में या एक हेमोस्टैट म्यूकोसल दवा वितरण अनुप्रयोगों के रूप में। उदाहरण के लिए, मुसेल चिपकने वाले प्रोटीन की फिल्में पॉलीकार्बोफिल के लिए तुलनीय म्यूकोडेशन देती हैं, जो एक सिंथेटिक हाइड्रोजेल है जिसका उपयोग कम दवा खुराक पर प्रभावी दवा वितरण प्राप्त करने के लिए किया जाता है। श्लेष्मा सतह, जैसे कि आंख या नाक में आसंजन के माध्यम से निवास का समय बढ़ने से दवा का बेहतर अवशोषण हो सकता है। विभिन्न अंगों की लंबी अवधि की निरंतर इमेजिंग (पहनने योग्य बायोएडेसिव स्ट्रेचेबल हाई-रिज़ॉल्यूशन अल्ट्रासाउंड इमेजिंग पैच के माध्यम से, संभावित रूप से नए नैदानिक और निगरानी उपकरणों को सक्षम करना) उत्पादन के कई व्यावसायिक तरीकों पर शोध किया जा रहा हैः प्रत्यक्ष रासायनिक संश्लेषण, जैसे। सिंथेटिक पॉलिमर में एल-डोपा समूहों को शामिल करना ट्रांसजेनिक बैक्टीरिया या यीस्ट का किण्वन जो जैव-चिपकने वाले प्रोटीन जीन को व्यक्त करता है प्राकृतिक जीवों (छोटे और बड़े) की खेती जो जैव-चिपकने वाली सामग्री का स्राव करती है म्यूकोडेशन जैव-चिपकने की तुलना में एक अधिक विशिष्ट शब्द म्यूकोडेशन है। आंत या नाक जैसी अधिकांश श्लेष्मा सतह श्लेष्मा की एक परत से ढकी होती हैं। इस परत से किसी पदार्थ के चिपकने को म्यूकोआडेशन कहा जाता है। म्यूकोडेसिव एजेंट आमतौर पर हाइड्रोजन बंधन समूहों वाले पॉलिमर होते हैं जिनका उपयोग गीले फॉर्मूलेशन में या दवा वितरण उद्देश्यों के लिए सूखे पाउडर में किया जा सकता है। श्लेष्मा-आसंजन के पीछे के तंत्र को अभी तक पूरी तरह से स्पष्ट नहीं किया गया है, लेकिन एक आम तौर पर स्वीकृत सिद्धांत यह है कि पहले श्लेष्मा-आसंजन एजेंट और श्लेष्मा के बीच घनिष्ठ संपर्क स्थापित किया जाना चाहिए, इसके बाद श्लेष्मा-आसंजन बहुलक और श्लेष्मा का अंतःप्रवेश और मैक्रोमोलेक्यूल्स के बीच उलझनों और रासायनिक बंधनों के गठन के साथ परिष्करण होना चाहिए। एक सूखे बहुलक पाउडर के मामले में, प्रारंभिक आसंजन सबसे अधिक संभावना म्यूकोसा से फॉर्मूलेशन में पानी की आवाजाही द्वारा प्राप्त किया जाता है, जिससे निर्जलीकरण और बलगम परत को मजबूत करने के लिए भी दिखाया गया है। वैन डेर वाल्स, हाइड्रोजन और सकारात्मक रूप से आवेशित बहुलक के मामले में, म्यूसिन और हाइड्रेटेड बहुलक के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक बंधन लंबे समय तक चिपकने को बढ़ावा देते हैं। म्यूसिलेज संदर्भ बाहरी लिंक "मसल्स नई सर्जिकल गोंद संभावनाओं को प्रेरित करते हैं" भी देखें। साइंस डेली लेख, दिसंबर 2007। एबीसी टीवी विज्ञान कार्यक्रम उत्प्रेरक पर मेंढक गोंद की कहानी। "समुद्री शैवाल बेहतर जैव चिकित्सा चिपकने की कुंजी रखता है", स्वास्थ्य सेवा के लिए जैव सामग्रीः यूरोपीय संघ द्वारा वित्त पोषित अनुसंधान का एक दशक, पी. 23 म्यूकोडेसिव जैल पर थीसिस "मैरी क्यूरी प्रोजेक्ट मॉडल जीवों के रूप में सिनेरियन हाइड्रा का उपयोग करके जैव आसंजन पर चिपकने वाले जैव अणु पशु प्रोटीन