Predstavljaju važan dio u području polimera sa svojstvima biorazgradivosti i biokompatibilnosti, a imaju primjenu u biotehnološkim, biomedicinskim, znanostima kao i u tkivnom inženjeringu. Zbog velike pozornosti u istraživanjima te korištenju u regeneraciji tkiva sa mogućnošću razgradnje in vivo enzimima ili neenzimatski. U primjeni su zbog kemijskih i mehaničkih svojstava, koja se mogu prilagođavati ovisno o zahtjevima i namjeni te funkcionalnim aplikacijama. Istraživanja motivirana u polimernom području iz obnovljivih izvora kao što je biomasa, imaju pregled i smisao u razvoju inovativnih metodologija te određuju buduće smjerove i trendove. Sa svestranim oblikovanjem izvanstaničnog matriksa koji može podržati regeneraciju tkiva. Posljednjih desetljeća proizvodnja bioaktivnih materijala na bazi prirodnih polimera kao što su; derivati proteina, na bazi polisaharida je sve intenzivnija. Upotreba takvih materijala postaje izazov u području zdravstva gdje se vrši regeneracija tkiva kože, sa postizanjem najvišeg stupnja biomimikrije. Biopolimeri dobiveni prirodnim putem sa ECM podrškom kao što su (kolagen, želatina, hijaluronska kiselina, hitozan, alginat) sa antibakterijskim i protuupalnim svojstvima. Kolagen kao najzastupljeniji protein sa identificiranih 29 vrsta, uz izvrsna mehanička svojstva, trostruko spiralne tercijalne strukture jedan je od najviše korištenih biomaterijala. Samo nekoliko njih je u upotrebi zbog alergijskih reakcija i prijenosa patogena, s obzirom da je to protein životinjskog podrijetla. Alternativa može biti kolagen iz stanica sisavaca, insekata i kvasaca, iz heterologne ekspresije ili proizveden od strane bakterijske vrste Escherichia coli. Kolagen se istražuje u smislu isporuke lokaliziranih lijekova sa niskom molekulskom masom kao što su antibiotici. Keratin kao netopljivi protein te kao strukturna komponenta (vune, perja, kose i dr.), koristi se nakon ekstrakcije iz biomase. Hijaluronska kiselina kao polisaharid sastavljena od glukuronske kiseline korištena je za stvaranje hidrogelova i kao platforma za isporuku lijekova. Hitozan je derivat hitina te kao netoksičan za primjenu ima odobrenje FDA kao dodatak hrani.
Biokompatibilan sa anitimikrobnim svojstvima, uz mogućnost adsorpcije iona teških metala kao i svojstvima hidratacije ima primjenu u kozmetičkoj industriji i tkivnom inženjerstvu. Celuloza i škrob kao najvažniji polisaharidi te uz njih postoji velik interes za kompleksnije ugljikohidrate (proizvedene od strane bakterija i gljivica) kao što su (ksantan, pululan, hijaluronska kiselina). Gdje je zastupljeno više vrsta ugljikohidrata. Zbog takvih razlika i enzimi koji kataliziraju reakcije hidrolize kod biorazgradnje pojedine vrste polisaharida mogu se međusobno zamjeniti. Škrob kao materijal brojnih biljnih vrsta proizveden u obliku granula različitog sastava. Zagrijavanjem pod tlakom se razara kristalna struktura škroba i dobiva se amorfni-termoplastični škrob. Geliranjem, ekstrudiranjem, te homogenizacijom sa plastifikatorom dobiva se konačna verzija molekularne strukture. Primjenjuje se u poljoprivredi, medicini i prehrambenoj industriji. Celuloza prisutna u strukturi biljaka kao polisaharid kristalne strukture slična je škrobu, a njezinom kemijskom modifikacijom dobivaju se najvažnije skupine celuloznih polimera (celulozni nitrat, celulozni acetat, celulozni eteri-karboksimetilna celuloza, regenerirana celuloza). Tijekom intenzivnih istraživanja na područjima polimera iz bioosnove dobiveni su organsko-celulozni esteri, od kojih su najvažniji; celulozni acetat (CA), celulozni acetat-propionat (CAP) i celulozni acetat butirat (CAB). Regenerirana celuloza je najprimjenjivaniji polimer na bioosnovi u proizvodnji vlakana. Proteini glutena iz vrste roda Triticum, a gluten i srodni proteini iz drugih žitarica klasificirani su kao “prolamini„ koje Osborne klasificira na temelju njihove ekstrakcije u otapalima. Razlikuju se četiri vrste; albumin globulin, glijadin i glutenin. Proteinski materijal kao što je želatina sa naprednim tehnologijama projektira se i proizvodi kao funkcionalni protein-rekombinantni, u regeneraciji tkiva i kao biosenzor. U prehrani gdje se najviše koristi u dodacima kao i u drugim specijaliziranim primjenama. Cilj istraživačkih trendova na području biorazgradivih polimera i kompozita je njihova primjena sa poboljšanjem svojstava i funkcionalnosti od laboratorija do industrije. A s obzirom na njihove ograničene količine kao i visoku cijenu, na tržištu su još uvijek prisutne ograničene količine. Zbog sve manje korištenja mikroplastike kao i zbog politike u smjeru razvoja biorazgradivih polimera kao nove genaracije ˵pametnih˵ biomaterijala. Može se očekivati njihovo stalno korištenje u staničnim pokusima (tkivnom inženjerstvu) i biomedicinskoj primjeni. U istraživačkim studijama sa ciljem boljeg povezivanja materijala sa stanicama ili u interakcijama s biomolekulama.
Petra Vinceković dipl.ing.agr., Doktoranda
