Biyopolimer Ve Sentetik Polimerler

8/2/2019 Biyopolimer Ve Sentetik Polimerler

1/54

Asl alt balk stilini dzenlemek iintklatn

4/15/12

PINAR BOZKURTBYOPOLMERLER VESENTETK POLMERLER

TC

SELUK NVERSTESMHENDSLK MMARLIKFAKLTESKMYA MHENDSLBLM


2/54

4/15/12

BYOPOLMERLER

Biyopolimerler, doadaki eitli organizmalartarafndan sentezlenen, canllarn hareketlilik,yalanma, duyu gibi zelliklerinden, hayatsalfaaliyetlerinden sorumlu olan doal polimerlerdir.

Ayrca bu polimerler genellikle enzimkatalizrlnde ve aktive edilmi monomerlerinzincir byme polimerizasyonu ilesentezlenmektedir.


3/54

4/15/12

Biyopolimerlerin zellikleri retildikleri

hammaddelerin cinsine bal olduukadar, retildikleri ortamlarn fizyolojikkoullarnda yaplacak olan kimyasalmodifikasyonlardan da etkilenmektedir.

Bu etkileimler, biyopolimerlerin bazbelirgin zellikleri (nem, su direnlilii,saydamlk, yksek sya kar direnlilik

gibi) ynnden olduka belirleyiciolabilmektedirler.

Biyopolimerlerin bu saylankarakteristik zellikleri, bu materyallerin

nasl bir uygulamada yani hangi


4/54

4/15/12

Biyopolimerlerin KullanmAlanlar

Destek doku, sarg bezleriYapay organ ve doku

Ameliyat iplii ve eldivenyapm

Paket filmleri

Mutfak kaplar

Bitki sulama borular

Karton kutularn i yzeykaplamalar

ampuan ve merubat

ieleri yapm


5/54

4/15/12

BiyopolimerlerinSnflandrlmas1)Doal Biyopolimerler

-Proteinler

-Polisakkaritler

-Mikrobiyal poliesterler

-Polinkleotitler

2)Sentetik Biyopolimerler

-Poliesteramidler

-Poliortoesterler

-Polianhidritler

-Polialkilsiyonoakrilatlar

-Poliiminokarbonatlar


6/54

4/15/12

Doal BiyopolimerlerDoal biyopolimerler biyolojik olarak retilen ve

benzersiz ilevsel zelliklere sahip olan polimerlerdir.Sahip olduklar bu ilevsel zellikler nedeniyle deiikkullanm alanlarna sahiptirler. Kalnlatrc, jel yapc,balayc, datma ajan, kayganlatrc, yaptrc vebiyomalzeme olarak kullanlrlar.

Fermentasyon ve saflatrma teknolojilerinde eldeedilen gelimeler ve ucuz doal hammaddelerinsalanmas sonucu, petrol bazl sentetik polimerlerinyerine doal polimerlerlerin kullanm olanakl durumagelmitir. Doal biyopolimerler temel olarak ;

-Protein,

-Polisakkarit,

-Polinkleotid,


7/54

4/15/12

ProteinAmino asitlerin belirli trde, belirli sayda

ve belirli dizili srasnda karakteristik dzzincirde birbirlerine kovalent balanmasylaolumu polipeptitlerdir. Amino asitlerin 21eiti insan proteininin yapsn meydanagetirir.

Protein yapsndaki doal biyopolimerlerernekler:

Eklembacakllar tarafndan sentezlenenipek, binlerce yldr tekstil endstrisindekullanlmaktadr. Yaplan almalardakoruyucu yara rt materyalleri olarakkullanlmaktadr.


8/54

4/15/12

Polisakkaritkiden fazla monosakkaritin su kararak glikozit

bayla birlemesi sonucu oluurlar. Polisakkaritler yadzgn bir yay ya da dallanm yay seklindedir.Glikoz birimlerinin farkl ekilde balanmaspolisakkaritler arasnda farkl zelliklerin domasnaneden olur. Kompleks ekerler de denir.

Polisakkaritler tatsz olup, ou suda erimez. Entannm polisakkaritler selloz, niasta ve kitindir.

n (Monosakkarit) Polisakkarit + (n-1) Su

Gli

koz

Polisakkarit


9/54


10/54

4/15/12

Niasta: Niasta petrokimyasal bazl,biyolojik olarak paralanmayan plastik

materyallerin yerine gemek iin evredostu ambalajlama materyalleriningelitirilmesinde olduka yaygn ekildekullanlan doal biyopolimerlerdendir.Bitkisel kaynakldr. Amiloz ve amilopektinolmak zere iki tip glikoz polimeri ierir.Amiloz niastann % 20-30 unu meydana

getirir.

Amilopektin

Ami


11/54

4/15/12

Birok uygulamas su bariyer zelliinin

olmamas ve film parlakl gibi zayf mekanikselzellikleri nedeniyle snrldr.

Kendi doas gerei biyobozunur, yenilenebilir vedk fiyatl materyal olan niasta, gda veya gdaolmayan rnlerin ambalajlama uygulamalarndayksek potansiyele sahiptir.

Endstride tutkal, kt ve tekstil yapmndakullanlr. Gda sanayisinde kvamlandrc, yemekyapmnda svlar koyulatrmakta kullanlr. Tptakontroll ila salm sistemlerinde kullanlr.


12/54

4/15/12

Kitin: Sellozdan sonra

dnyada en yaygnolarak bulunan ikincibiyopolimerdir. Yenge,karides gibi kabuklu su

rnlerinin ana bileeniolup, bcekleriniskeletinde ve

mantarlarn hcreduvarlarnn yapsndada bulunmaktadr.Hayvan ve insanlar iin

yara band yapmnda,

Kitosan

Kitin


13/54

4/15/12

Polinkleotidler

DNA ve RNA'da yer alannkleotitlerin on veyadaha fazlasnn bir arayagelerek oluturduu yapyaverilen addr. Bu yaplar,

birbirleri arasnda glkovalent balar araclylabalanrlar.

Polinkleotitler, her

canlda yer almaktadr. DNAve RNA, pahal olmalarnedeniyle nemli birdezavantaja sahiptir. Ayrcaelde edildikleri kaynaagre bileimleri deiir.


14/54

4/15/12

Mikrobiyal Poliesterlereitli mikroorganizmalar tarafndan besinsizlik

durumunda sentezlenen, 1-6 ay iinde su ve CO2yednebilen depo polimerleridir. Poli(hidroksi btirat)(PHB) ve kopolimeri poli(hidroksi btirat valerat)teknolojik olarak retilen mikrobiyal poliesterlerdir.Doada paralanabilen trden, dolaysyla evre dostu

polimerlerdir. Ziraat, veterinerlik, tp, kimyasal eldesi,paketleme materyalleri (plastik film), tek kullanmlkocuk bezleri, mutfak gereleri ve ieler gibiuygulama alanlar bulunmaktadr.


15/54

4/15/12

Doal Biyopolimerlerin Avantajlar:Biyolojik ortamdaki makromolekllere byk

benzerlik gsterirler.Sentetik polimerlerde karlalan toksisite ve kronik

iltihaplanma sorunlar yoktur.

Biyolojik ortamdaki enzimlerle bozunurlar.

Doal BiyopolimerlerinDezavantajlar:Vcudun baklk sistemini bozan etkiye sahiptirler.

Sentetik polimerlerden daha kompleks bir yapyasahip olduklarndan teknolojik manpilasyonlar

zordur.


16/54

4/15/12

Sentetik Biyopolimeler

Gnmzde sentetik biyopolimerlermedikal ve cerrahi alanda yaygn olarakkullanlmaktadr. Bu polimerler yaplarndakiester gruplar nedeniyle kolay hidroliz olmazelliine sahiptirler.

Bu zelliklerinden dolay ameliyat ipliiyapmnda ve ila salnm sistemlerinde(ila

salm sistemleri kimyasal bir uyarya cevapolarak ilacn serbest brakld sistemlerdir.rnek olarak artan glikoz konsantrasyonunabal olarak inslin salm verilebilir) en oktercih edilen polimerler arasndadrlar.


17/54

4/15/12

PoliesteramidlerYaplarndaki ester gruplar nedeniyle kolaylkla

hidroliz olabilen ve amid balar nedeniyle de mekanikolarak kararl yapda polimerlerdir. Kopolimerlerin yenibir snf olan bu polimerler birok aratrmactarafndan incelenmitir.

Naylon benzeri mekanik zellikleri ve poliesterlergibi degradasyon (ykm) gstermeleri yar-kristalin bupolimerlerin ameliyat iplii olarak kullanlmasnsalamtr.

PoliortoesterlerBelli artlarda yzeyden heterojen anmaya

urayan hidrofob polimerdir. Balar pHa duyarlolduundan alkali ortamda dayankl fakat asidik


18/54

4/15/12

PolianhidritlerHidrolitik olarak en kararsz polimerlerdir.

Biyotpta ila tayc olarak kullanlrlar. Hidrofobikkarakterli anhidrit polimerlerin dk suabsorbsiyonlarina ramen hidrolitik bozunmalar

hzldr. Bu nedenle ila salm hz kolaylklaoptimize edilebilmektedir. Hem biyouyumluolmalar hem de toksik zellik gstermemelerinedeniyle beyin kanseri tedavisinde etkili biryaklam olarak aklanmtr.

Polialkilsiyanoakrilatlar

Doku yaptrcs ve kanama durdurucu olarak

Metilsiyonoakril

at

zobtilsiyanoakrilat


19/54

4/15/12

PoliiminokarbonatlarIslkararllklar,


20/54

4/15/12

Alifatik poliesterlerBiyomedikal biyobozunur polimerlerin en nemli

ve en ok zerinde allan snfn oluturmaktadr.Poli(a-hidroksi) asitlerden polilaktat (polilaktikasit) vepoliglikolat (poliglikolikasit) ve bunlarn kaprolaktanile hazrlanan kopolimerleri gibi ok bilinen

biyomedikal polimerler de bu grupta yer almaktadr.Glikolat dimerinin halka almas polimerizasyonu

ile elde edilen poliglikolat (PGA), yar kristalin birpolimer olup cams gei scakl 36-40C ve erime

scakl 224-226C arasndadr.


21/54

4/15/12

Polilaktik asit (PLA)

de PGA gibipolikondenzasyon

veya halka almaspolimerizasyonlar ile

deiik moleklarlklarnda sentez

edilebilir

Poli(lakti

k asit)


22/54

4/15/12

Poli(D,L-laktat) ise tamamen amorf bir

yapya sahiptir. Cams gei scakl 57-60C aralndadr. Birok organik zcdekolaylkla znr. Amorf yaps nedeniyledegradasyon hz PLAa gre daha fazladr.

Bu zellii ve yksek ila geirgenliinesahip olmas nedeniyle kontroll ila salmsistemleri gibi mekanik g istemeyenuygulamalar iin tercih edilir.

Yaplan aratrmalar poli(L-laktat) vepoli(ester-retan)in karmlar biyobozunurdamar protezi ve sinir ynlendirici olarak da

kulanlabileceini gstermitir.


23/54

4/15/12

Polikaprolakton (PCL) biyobozunurpoliesterlerden olup, -kaprolaktonun halka

almas polimerizasyonu ile sentezlenmitir.

Erime scakl 63C olup cams gei scakl

ise -60C civarndadr. Yar kristalindir. Hidrofobikkarakterlidir ve oda scaklnda kauuumsuzellik gsterir. Toksik zellikleri ok dktr vebirok ila iin yksek geirgenlie sahiptir. Bu

sebeple kontroll ila salm teknolojisinde tercih

Poli(kaprolakton)


24/54

4/15/12

SENTETK POLMERLERkinci dnya savandan sonra sentetik

polimerlerin birok eidi ticari olarak byk lekteretilmeye balanmtr. Kolay ilenipekillendirilebilmeleri nedeniyle retilen birok rnfarkl alanlarda uygulama bulmutur. Son 40 ylda,farkl kimyasal zellikler (termoplastik veyatermoset, amorf veya yar kristalin, vb.) gsterendier birok polimer de bu gruba katlmtr.

Uygulamalarn ounda, sentetik polimerlerinstn zellikleri bu tr maddelerin, hem kullanlmakoullarnda hem de fabrikasyon srasndakimekanik zelliklerine dayanr. Sentetik polimerlerinnemli bir blm termoplastik (plastik)malzemelerin yapmnda kullanlr.


25/54

4/15/12

Tbbi uygulamalarda da kullanlan sentetikpolimerler, ok deiik bileimlerde veekillerde (lif, film, jel, boncuk, nanopartikl)hazrlanabilmeleri nedeniyle biyomalzemeolarak geni bir kullanm alanna sahiptirler.

Ne var ki, baz uygulamalar iin rnein,ortopedik alanda mekanik dayanmlar zayfolup, svlar yapsna alarak iebilir ya daistenmeyen zehirli rnler (monomerler,

antioksidanlar gibi) salglayabilirler. Daha danemlisi, sterilizasyon ilemleri (otoklavlama,etilen oksit, Co radyasyonu) polimerzelliklerini etkileyebilir.


26/54

4/15/12

Sentetik PolimerlerinSnflandrlmas

PolietilenPoliamid

Polietilentereftalat

PolipropilenPolitetrafloroetilen

Polivinilklorr

Polimetilmetakrilat

Polimetildisiloksan

Polikarbonat


27/54

4/15/12

Polietilen (PE)

retimi:

Polietilenin retim ekli olan polimerizasyonmetodu, radikal, anyonik, koordinasyon ve katyonikolabilir. Bu metodlarn her biri farkl tipte polietilenretimi salar.

Bugn yaratlan bu metodlara gre, polietileninretimi yle snflandrlr:

1- Yksek Basn Polietileni Alak Younluk Polietileni

2- Orta Basn Polietileni Orta Younluk Polietileni3-Alak Basn Polietileni Yksek Younluk Polietileni


28/54

4/15/12

ZELLKLER:

Etilen gazlarnn polimerizasyonuylasentezlenen polietilen toplamtermoplastikler ierisinde %34 lk oranlaen fazla tketilen ticari polimedir.

zellikleri tiplere gre deiiklik gstersede; d ortam koullar ve neme kar iyidiren,

Esneklik,


29/54

4/15/12

KULLANIM ALANI:

TIPTA;

1.Anmaya kar dayanm ok yksek olanapraz-bal polietilen, eklem ve kemikdeiimine ihtiya duyan hastalarda eklem yada kala protezi olarak kullanlabilecek birmalzemedir.

2.En yksek younlua sahip PE kkrdakdokuya benzer, yksek dayanm ve dk

srtnme katsays zellikleri nedeniyleortopedide kullanm alan bulmutur.

3.Dk younluklu polietilen, ise yumuakdoku yenilenmesinde plastik cerrahide vekateter (di alize irmek i in b k


30/54

4/15/12


31/54

4/15/12

Poliamid (Naylon)RETM:

Naylonlar, diaminlerin, dibazik asitlerlereaksiyonu sonucu oluurlar, ya da laktomlarnhalka almas polimerizasyonuyla hazrlanrlar.

ZELLKLER:

ok iyi yorulma mukavemeti,


32/54

4/15/12

KULLANIM ALANI:

TIPTA;

1.Yksek kristallenme derecelerive hidrojen balar sayesinde fiberformunda ilenebilmektedir.Dolaysyla ameliyat iplikleri, yara

rt materyalleri olarak kullanlr.ENDSTRDE;

1.Elbiselik kuma yapmnda

kullanlan iplerin (kord bezi)retiminde,

2.Metal paralarn yerini alabilenmalzemelerin yapmnda,

3.Elektrik tellerin izolas onunda


33/54

4/15/12

Polietilentereftalat (PET)

RETM:

Kondensasyon polimerizasyonu ile eldeedilen bir poliesterdir.

ZELLKLER:

Beyaz ya da ak krem renklimaddedir.


34/54

4/15/12

KULLANIM ALANI:

TIPTA;

1.Polietilenteraftalat (PET) yapay damareklinde,

2.Kalp kapakklarn dikme amac ile

kullanlan halkalar olarak,3.mplant fiksasyonunda kullanlan tipik biryar kristalin poliesterdir.

ENDSTRDE;

1.Filmlerde,

2.Elektriksel yaltkan olarak,


35/54

4/15/12

Polipropilen (PP)RETM:

Polipropilen, propilenin polikodenzasyonu ileelde edilir.

ZELLKLER:

Polipropilen yar effaf, beyaz renkli ve oda

scaklnda kat halde bulunan bir


36/54

4/15/12

KULLANIMALANI:TIPTA;


37/54

4/15/12

Politetrafloroetilen (PTFE)RETM:

Polietilen ile benzeri yapda olup,polietilendeki hidrojenlerin, floratomlaryla yer deitirmesi sonucu

sentezlenir.


38/54

4/15/12

KULLANIM ALANI:

TIPTA;

1.Gore-Tex olarak bilinenhidrofobik formu, basnca,scakla dayankll vegeirgenlii, srtnmezellikleri sayesinde sunidamar olarak kullanlmaktadr.

ENDSTRDE;1.Teflon,

2.Kimyasal etkilere dayankl

filmler,


39/54

4/15/12

Polivinilklorr (PVC)RETM:

PVC, vinil klorr monomelerinden elde edilennemli bir ticari polimerdir. Vinil klorrpolimerizasyonu, sspansiyon, emlsiyon veya ynpolimerizasyonu teknikleri ile yaplr.

ZELLKLER:

PVC, kimyasal direnci iyi saylabilecek bir

KULLANIM ALANI


40/54

4/15/12

KULLANIM ALANI:

TIPTA;

1.Kan tp ve kan torbalarnn ouPVCden yaplmaktadr.

2.PVC tbbi uygulamalarda tpformunda kan nakli, diyaliz (kannmakineyle szlmesi) ve beslenmeamal kullanlr.

ENDSTRDE;

1.Sert PVC ; su borular, zgara, sutesisat paralar, pencere ereveleri,basn ve havalandrma borular,vantilatr, ya ve iecek kaplar

yaplmas amacyla kullanlr.


41/54

4/15/12

Polimetilmetakrilat (PMMA)RETM:

PMMA, metil metakrilatn polimerizasyonu ileretilir. Ticari retimi genelde radikalik katlmapolimerizasyonu zerinden sspansiyon veyayn polimerizasyonu teknikleri ile yaplr.

Metilmetakrilat, anyonik mekanizma zerindende polimerleebilen bir mononeridir. Anyonikpolimerizasyonla sindiyotakik veya izotaktikyapda PMMA elde edilir.


42/54

4/15/12

KULLANIM ALANI:

TIPTA;

1.Ik geirgenlii, sertlii vekararll nedeniyle gz iilensler ve sert kontakt lenslerdekullanm yaygndr.

2.Yumuak kontakt lenslerse,ayn ailenin bir bakapolimerinden hazrlanrlar.

ENDSTRDE;

1.Uak ve gzlk camlar,

2.Mercekler,


43/54

4/15/12

Polidimetilsiloksan (PDMS)

RETM:Polidimetilsiloksan, yaygn olarak kullanlan bir

dier polimer, karbon ana zinciri yerine silisyum-oksijen ana zincirine sahiptir. zellii ise, dier

kauuklara nazaran scakla daha az bamlolmasdr.


44/54

4/15/12

KULLANIM ALANI:

TIPTA;

1.PDMS, kateterlerde, bazdamar protezlerinde ve yksekoksijen geirgenlii nedeniylemembran oksijenatrlerde

(solunum cihazlar) kullanlr.

2.Mkemmel esneklik ve

kararllndan dolay parmakeklemleri, kan damarlar, kalpkapakklar, di, kulak, ene veburun implantlar gibi

protezlerde kullanlr.


45/54

4/15/12

Polikarbonat (PC)RETM:

Bisfenol A ve fosgenin polimerizasyonusonucu sert bir malzeme olan polikarbonatsentezlenir.

ZELLKLER:


46/54

4/15/12

KULLANIM ALANI:

TIPTA;

1.Yksek arpma dayanmnedeniyle gzlk camlarnda veemniyet camlarnda,

2.Oksijenatrler ve kalp-akciermakinelerinde kullanlrlar.

ENDSTRDE;

1.Mikroskop paralar, panjur,CD kab, sokak ve aralambalar, projektr paralar,

akmak,


47/54

4/15/12

Hidrojeller

RETM:

Hidrojeller, suda iebilen, apraz-balpolimerik yaplara denir. Bir ya da daha oksayda monomerin polimerizasyon reaksiyonu

ile hazrlanrlar.Ana zincirler arasnda hidrojen balar veya

Van der Waals etkileimleri gibi balanmalarmevcuttur. Bu nedenle znmezdirler.


48/54

4/15/12

ZELLKLER:Hidrojeller,tbbi

l l


49/54

4/15/12

KULLANIM ALANI:

TIPTA;

1.Hidrojellerin ilk uygulamas,kontakt lensler olarak ortayakar. Mekanik kararllklarnnoluu, yksek oksijen geirgenlii

ve uygun krnm indisine sahipolular, kontakt lenslerdekullanlmalarnn temel nedenidir.

2.Hidrojellerin dier uygulamalarise yapay tendon materyalleri,yara iyilemesinde biyoyapkanmadde, yapay bbrek zarlar,yapay deri, estetik cerrahide


50/54

4/15/12

Poliretanlar (P)

RETM:

Poliretanlar, yumuak ve sertsegmentlerden oluan blok kopolimerlere denir.Kondensasyon polimerizasyonu ile elde edilirler.

ZELLKLER:

Kristal yapl, Te = 200C. Sert poliretanlar150Cye kadar dayankl.


51/54

4/15/12

KULLANIM ALANI:

TIPTA;

1.Kanla uyumluluklar ok iyiolduundan zellikle kalp-damaruygulamalarnda tercih edilirler.Kan torbas, Hidrosefali ant,

Oksijenatr.

ENDSTRDE;

1.Elastomer, fiber, kaplayc,2.Yumuak ve sert kpk olarak

3.Roket yakt bileeni olarak

kullanlr.


52/54

4/15/12


53/54

4/15/12

REFERANSLAR

1. Gzkara, M.E., 1990, Biyokimya, RepromatLtd.ti. Yaynlar, Bask, Ankara.

2. Visch, S.M., 2002, Biopolymers; what is theirplace in future society in relation with

sustainable design, http://www.proterra.nl/biopolymers.html

3. www.fisheriessciences.com

4. Blgen Nimet, Hema-laktat-dekstrankriyojellerin retimi ve dokumhendisliinde uygulamalar Hacettepeniversitesi Fen Bilimleri Enstits, doktora

tezi
http://www.proterra.nl/biopolymers.htmlhttp://www.proterra.nl/biopolymers.htmlhttp://www.fisheriessciences.com/http://www.fisheriessciences.com/http://www.proterra.nl/biopolymers.htmlhttp://www.proterra.nl/biopolymers.htmlhttp://www.proterra.nl/biopolymers.html


54/54

4/15/12

DNLEDNZN

TEEKKR EDERM

Documents

Biyopolimer Ve Sentetik Polimerler