జీవాణుపుంజం (బయోపాలిమర్)
జీవించివున్న ప్రాణుల ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడే పాలిమర్‌లను జీవాణుపుంజాలు (బయోపాలిమర్‌లు) అంటారు. సెల్యులోజ్, స్టార్చ్, చిటిన్, ప్రోటీన్‌లు, పెప్టైడ్‌లు, DNA మరియు RNAలు అన్నీ బయోపాలిమర్‌ల యొక్క ఉదాహరణలు, వీటిలో ఉండే మోనోమర్ కేంద్రాలు, వరుసగా, చక్కెరలు, అమైనో ఆమ్లాలు మరియు న్యూక్లియోటైడ్‌లు.
భూమిపై సెల్యూలోజ్ అతి సాధారణ బయోపాలిమర్‌గా మరియు అతి సాధారణ కర్బన పదార్థంగా పరిగణించబడుతుంది. మొక్కలోని మొత్తం పదార్థంలో సుమారుగా 33 శాతం సెల్యులోజ్ ఉంటుంది. ఉదాహరణకు పత్తిలో సెల్యులోజ్ పదార్థ పరిమాణం ~ 90 శాతంకాగా, కలపలో సెల్యులోజ్ ~ 50 శాతం ఉంటుంది.
కొన్ని బయోపాలిమర్‌లు జీవఅధోకరణం (జీవకృత పంచత్వం) చెందుతాయి. అంటే, అవి సూక్ష్మజీవులు చేత CO మరియు నీరుగా విచ్ఛిన్నం చేయబడతాయి. అంతేకాకుండా, జీవఅధోకరణం చెందే కొన్ని బయోపాలిమర్‌లు కంపోస్ట్‌గా (చీకుడు ఎరువు) మారతాయి. అంటే, వీటిని పారిశ్రామిక కంపోస్టింగ్ ప్రక్రియలో ఉంచి 6 నెలల్లోనే 90% శాతం విచ్ఛిన్నం చేయవచ్చు. ఇటువంటి ప్రక్రియకు ఉపయోగించే బయోపాలిమర్‌లను గుర్తించేందుకు ఐరోపా ప్రమాణం EN 13432 (2000)ను ఉపయోగిస్తారు, చీకుడు ఎరువుగా మార్చగల బయోపాలిమర్‌లను గుర్తించేందుకు ఈ గుర్తును ఉపయోగిస్తారు. ఈ గుర్తు ఉన్న సరుకును పారిశ్రామిక కంపోస్టింగ్ ప్రక్రియలో ఉంచి, 6 నెలల్లో (లేదా అంతకంటే తక్కువ సమయంలో) విచ్ఛిన్నం చేయవచ్చు. చీకుడు ఎరువుగా మార్చదగిన పాలిమర్‌కు ఒక ఉదాహరణ 20 μm మందం గల PLA పొర: ఇంతకంటే ఎక్కువ మందం ఉన్న ఈ పొరలు చీకుడు ఎరువుగా మార్చేందుకు పనికిరావు, అయితే ఇవి కూడా జీవఅధోకరణం చెందుతాయి. ఇటువంటి పాలిమర్‌లను నేరుగా తమ సొంత కంపోస్ట్ కుప్పలో పారవేసేందుకు వినియోగదారులకు వీలు కల్పించే ఒక గృహ కంపోస్టింగ్ చిహ్నం త్వరలోనే ఏర్పాటు కావొచ్చు.
పాలిమర్‌లు మరియు బయోపాలిమర్‌ల మధ్య ఒక ప్రధాన నిర్ణయాత్మక వ్యత్యాసాన్ని వాటి నిర్మాణాల్లో గుర్తించవచ్చు. బయోపాలిమర్‌ లతోపాటు, పాలిమర్‌లు అన్నీ పునరావృత భాగాలైన మోనోమర్‌లతో తయారవతాయి. బయోపాలిమర్‌లు తరచుగా బాగా స్పష్టమైన నిర్మాణాన్ని కలిగివుంటాయి, అయితే ఇది ఒక స్పష్టమైన లక్షణమేమీ కాదు (ఉదాహరణ: లిగ్నో-సెల్యూలోజ్): 
ప్రోటీన్‌ల విషయంలో, భాగాలు అమర్చబడి ఉంటే కచ్చితమైన రసాయన సమ్మేళనం మరియు శ్రేణిని ప్రాథమిక నిర్మాణంగా పిలుస్తారు. అనేక బయోపాలిమర్‌లు స్వేచ్ఛగా లక్షణాత్మకమైన సాంద్ర ఆకృతుల్లో ముడుచుకొని ఉంటాయి (ద్వితీయ నిర్మాణం మరియు తృతీయ నిర్మాణంతోపాటు, "ప్రోటీన్ మడత"ను కూడా చూడండి), ఇవి వాటి జీవసంబంధ క్రియలను గుర్తిస్తాయి, ఈ ఆకృతులు తమ ప్రాథమిక నిర్మాణాలపై ఒక సంక్లిష్ట మార్గంలో ఆధారపడి ఉంటాయి. బయోపాలిమర్‌ల యొక్క నిర్మాణ లక్షణాలను అధ్యయనం చేసే శాస్త్రాన్ని నిర్మాణక్రమ జీవశాస్త్రం అంటారు.
దీనికి విరుద్ధంగా అనేక కృత్రిమ పాలిమర్‌లు అతి సాధారణ మరియు మరింత నియమరహిత (లేదా యాదృచ్ఛిక) నిర్మాణాలు కలిగివుంటాయి. ఈ వాస్తవం, బయోపాలిమర్‌లలో కనిపించని బణు ద్రవ్యరాశి పంపిణీకి దారితీస్తుంది.
వాస్తవానికి, వాటి సంయోజనం ఒక నమూనా నిర్దేశిత ప్రక్రియ చేత నియంత్రించబడుతుంది కాబట్టి, జీవించివున్న అనేక ప్రాణుల్లో ఒక రకానికి చెందిన (ఒక నిర్దిష్ట ప్రోటీన్‌కు సంబంధించిన అని చెప్పవచ్చు) బయోపాలిమర్‌లన్నీ ఒకే విధంగా ఉంటాయి: ఇవన్నీ ఒకే శ్రేణులు మరియు మోనోమర్‌ల సంఖ్య కలిగివుంటాయి, అందువలన అన్ని బయోపాలిమర్‌లకు ఒకే ద్రవ్యరాశి ఉంటుంది. ఈ లక్షణాన్ని ఏకవిక్షేపణం (మోనోడిస్పెర్శిటీ) అని పిలుస్తారు, కృత్రిమ పాలిమర్‌లలో కనిపించే బహువిక్షేపణానికి (పాలీడిస్పెర్శిటీ) ఇది విరుద్ధంగా ఉంటుంది. దీని ఫలితంగా బయోపాలిమర్‌లకు బహువిక్షేపణం సూచిక 1 ఉంటుంది.
బయోపాలిమర్‌లను (వీటిని పునఃసృష్టి చేయదగిన అణుపుంజాలు అని కూడా పిలుస్తారు) సాధారణంగా జీవద్రవ్యం నుంచి ఉత్పత్తి చేస్తారు, చక్కెర దుంపలు, బంగాళాదుంపలు లేదా గోధుమ వంటి పంటల నుంచి ఈ జీవద్రవ్యం వస్తుంది. బయోపాలిమర్‌లను ఉత్పత్తి చేసేందుకు ఈ పంటలను ఉపయోగించినప్పుడు, వీటిని ఆహారేతర పంటలుగా వర్గీకరిస్తారు, వీటిని ఈ కింది మార్గాల్లో మార్చవచ్చు:
చక్కెర దుంప > గ్లైకోనిక్ ఆమ్లం > పాలీగ్లోనిక్ ఆమ్లం
పిండి పదార్థం (స్టార్చ్) > (కిణ్వనం (ఫెర్మెంటేషన్)) > లాక్టిక్ ఆమ్లం > పాలీలాక్టిక్ ఆమ్లం (PLA)
జీవద్రవ్యం > (కిణ్వనం) > బయోఇథనాల్ > ఈథేన్ > పాలీఇథైలిన్
పునఃసృష్టి చేయదగిన, ఆధారపడదగిన బయోపాలిమర్‌లు తటస్థ కార్బన్‌గా ఉండగలవు
నిరవధికంగా ప్రతి ఏటా పంటల రూపంలో పెంచే మొక్క పదార్థాల నుంచి తయారు చేస్తారు కాబట్టి బయోపాలిమర్‌లను పునరుత్పత్తి చేయవచ్చు. ఈ మొక్క పదార్థాలు వ్యవసాయ ఆహారేతర పంటల నుంచి వస్తాయి. అందువలన, బయోపాలిమర్‌ల ఉపయోగం ఒక లాభదాయక పరిశ్రమను సృష్టిస్తుంది. ఇదిలా ఉంటే, పెట్రోరసాయనాల నుంచి సేకరించి పాలిమర్‌లకు వనరుల లభ్యత చివరకు కనుమరుగయ్యే అవకాశం ఉంది. అంతేకాకుండా, బయోపాలిమర్‌లకు కార్బన్ ఉద్గారాలను తగ్గించే సామర్థ్యం ఉంది, ఇవి వాతావరణంలో CO పరిమాణాలను తగ్గించగలవు. ఇవి అధోకరణం చెందినప్పుడు విడుదలయ్యే CO వాటి స్థానంలో కొత్తవాటి కోసం పంటలను పెంచినప్పుడు తిరిగి గ్రహించబడుతుంది, తద్వారా ఇవి తటస్థ కార్బన్‌కు సమీప పదార్థాలుగా గుర్తించబడుతున్నాయి.
బయోపాలిమర్‌లు జీవఅధోకరణం చెందగలవు మరియు కొన్ని కంపోస్ట్ చేయదగిన పదార్థాలుగా ఉన్నాయి
కొన్ని బయోపాలిమర్‌లు జీవఅధోకరణం చెందుతాయి: ఇవి సూక్ష్మజీవుల చేత CO మరియు నీరుగా విచ్ఛిన్నం చేయబడతాయి. అంతేకాకుండా, జీవఅధోకరణం చెందగల ఈ బయోపాలిమర్‌లలో కొన్నింటిని కంపోస్ట్ చేయవచ్చు: వీటిని పారిశ్రామిక కంపోస్టింగ్ ప్రక్రియలో ఉంచి, ఆరు నెలల్లో 90% విచ్ఛిన్నం చేయవచ్చు. దీనికి సంబంధించిన బయోపాలిమర్‌లను "కంపోస్ట్ చేయదగినవని గుర్తించేందుకు" EN 13432 (2000) అనే ఐరోపా ప్రమాణాన్ని ఉపయోగిస్తారు.
చక్కెర-ఆధారిత బయోపాలిమర్‌లను సాంప్రదాయికంగా గుర్తించడం తరచుగా కష్టమవుతుంది. దీర్ఘ లేదా శాఖలతో ఉండే అవకాశం ఉన్న చక్కెర పాలిమర్‌‍లు ఎక్కువగా గ్లైకోసిడిక్ బంధాలతో కలిసి ఉంటాయి. అయితే, బంధం యొక్క కచ్చితమైన స్థానం మారవచ్చు, బంధించబడివున్న క్రియా సమూహాల దిగ్విన్యాసం కూడా ముఖ్యం, వృత్తంలో బంధించే కార్బన్‌ల స్థానం యొక్క గణన నిర్దిష్టతతో α- మరియు β-గ్లైకోసిడిక్ బంధాల్లో దిగ్విన్యాసం కనిపిస్తుంది. అంతేకాకుండా, అనేక శాచరైడ్‌ల భాగాలు అమైనేషన్ వంటి వివిధ రసాయన మార్పులకు గురవతాయి, ఇవి గ్లోకోప్రోటీన్‌ల వంటి ఇతర బణువుల యొక్క భాగాలను కూడా సృష్టించగలవు.
పదార్థాల అనువర్తనాల్లో, పారిశ్రామిక అనువర్తనాలకు ప్రస్తుతం అత్యంత ప్రాధాన్యత కలిగివున్న పాలిశాచరైడ్‌లుగా సెల్యులోజ్ మరియు స్టార్చ్ (పిండి పదార్థం) ఉన్నాయి. అయితే మరింత సంక్లిష్ట కార్బోహైడ్రేట్ పాలిమర్‌లకు ప్రాధాన్యత పెరుగుతోంది, వీటిని బ్యాక్టీరియా మరియు ఫంగీల నుంచి ఉత్పత్తి చేస్తున్నారు. వీటికి ఉదాహరణలు జాన్‌థాన్, కర్డ్‌లాన్, పుల్లులాన్ మరియు హైయాలురోనిక్ ఆమ్లం. ఈ పాలిమర్‌‍లు సాధారణంగా ఒకటి కంటే ఎక్కువ రకం కార్బోహైడ్రేట్ మోనోమర్‌ను కలిగివుంటాయి, అనేక సందర్భాల్లో ఈ పాలిమర్‌లలో క్రమపరిచిన శాఖల నిర్మాణాలు ఉంటాయి. ఉదాహరణకు స్టార్చ్ శాఖలు గల మరియు దీర్ఘ పాలిమర్‌ల యొక్క ఒక భౌతిక సమ్మేళనం (వరుసగా అమైలోపెక్టిన్ మరియు అమైలోస్), అయితే దీనిలో ఒకే రకమైన కార్బోహైడ్రేట్ (లేదా చక్కెర) ఉంటుంది: అది గ్లూకోజ్. సెల్యులోజ్ మరియు స్టార్చ్ రెండింటిలో వందలాది లేదా వేలాది గ్లూకోపైరానోసైడ్ పునరావృత భాగాలు ఉంటాయి. ఒక భాగంలోని చక్రీయ గ్లూకోజ్ యొక్క కార్బన్ అణువు మరియు పక్క భాగంలోని హైడ్రాక్సిల్ సమూహం మధ్య ఎసిటాల్ బంధాలతో ఈ భాగాలు కలపబడి ఉంటాయి.
స్టార్చ్ అనేది మొక్కల్లో విస్తృతంగా లభించే ఒక పాలిమర్. బంగాళాదుంపలు, మొక్కజొన్న మరియు వరి వంటి ప్రధాన పంటలను దీని ఉత్పత్తికి ఉపయోగిస్తారు. ఈ మొక్కలన్నింటిలో, రేణువుల రూపంలో స్టార్చ్ ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది, మొక్కను బట్టి వీటి పరిమాణం మరియు మిశ్రమం మారుతుంటుంది. సాధారణంగా, ఒక రేణువులో దీర్ఘ పాలిమర్ అమైలోస్ సుమారుగా 20 wt% ఉంటుంది, మిగిలిన భాగం శాఖలుగల పాలిమర్ అమైలోపెక్టిన్‌తో నిండివుంటుంది. అమైలోస్ స్పటికాకృతిలో ఉంటుంది, దీని యొక్క సగటు బణు భారం 500,000 వరకు ఉండవచ్చు, అయితే ఇది వేడి నీటిలో కరిగిపోతుంది. అమైలోపెక్టిన్ వేడి నీటిలో కరగదు, అయితే ఆహారంలో వాటి వినియోగంలో, రెండు రకాల పదార్థాలు ఎంజైమ్‌ల ద్వారా ఎసిటాల్ బంధం వద్ద జలవిశ్లేషణ చెందుతాయి.
సాంప్రదాయిక ఫిల్మ్-తయారీ రెసిన్‌లు లభ్యత క్షీణిస్తుండటం మరియు వాటి ధరలు పెరుగుతుండటంతో చలనచిత్ర నిర్మాణంలో స్టార్చ్‌ను ఒక ముడి పదార్థంగా విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తున్నారు. స్టార్చ్ పొరలకు తక్కువ పారగమ్యత ఉన్న కారణంగా, వాటిని ఆహార పదార్థాల ప్యాకేజింగ్‌లో ఆకర్షణీయ పదార్థాలుగా ఉపయోగిస్తున్నారు. భూమిలోని సూక్ష్మజీవుల సమక్షంలో ఉంచినప్పుడు హానిరహితమైన ఉత్పత్తులుగా అధోకరణం చెందే లక్షణం ఉండటంతో, వ్యవసాయ ముల్చ్ పొరల తయారీలో కూడా స్టార్చ్ ఉపయోగకరంగా ఉంది.
స్టార్చ్ నీటి అధిశోషణ అన్వేషణ, రసాయన మార్పు, మరియు దాని యొక్క ఉష్ణయాంత్రిక షియర్ నిరోధకత తదితరాలపై పరిశోధన జరుగుతుంది. స్టార్చ్ ఒక పాలిమర్ అయినప్పటికీ, ఒత్తిడి కింద దీని స్థిరత్వం ఎక్కువగా ఏమీ ఉండదు. 150 °C (సెంటీగ్రేడ్) కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతలు వద్ద, గ్లూకోసైడ్ బంధాలు విచ్ఛిన్నం కావడం ప్రారంభమవుతుంది, 250 °C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద స్టార్చ్ రేణువు ఉష్ణగ్రాహకంగా విఫలమవుతుంది. తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద, తిరోగమనంగా తెలిసిన లక్షణంపై పరిశోధన జరుగుతుంది. ఇది హైడ్రోజన్ బంధాల యొక్క పునర్వ్యవస్థీకరణగా మరియు శీతలీకరణ సందర్భంగా బణువు గొలుసుల క్రమ అమరికగా గుర్తించబడుతుంది. 10 °C కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద, అవక్షేపణను గుర్తించారు. అందువలన, స్టార్చ్ వేడి నీరుగా మరియు పొరలుగా మారగలవు, పైన పేర్కొన్న లక్షణం పెళుసైన ప్లాస్టిక్-గా మారేందుకు మరియు చివరకు పొరలో పెళుదనపు వైఫల్యానికి దారితీస్తుంది.
జీవఅధోకరణం చెందగల ప్లాస్టిక్‌లలో దీని యొక్క ఉపయోగంలో, స్టార్చ్ భౌతికంగా దాని యొక్క స్థానిక రేణువులతో కలపబడి, చెక్కుచెదరకుండా ఉంచబడటం లేదా నిర్దిష్ట పాలిమర్‍‌తో ఒక బణువు స్థాయిపై కరిగించబడి మరియు కలపబడి ఉంటుంది. ఏదో ఒక రూపంలో, ఎంజైమ్‌లకు అందుబాటులో ఉండే మిశ్రమంలో స్టార్చ్ శాఖ అమైలాసెస్ మరియు గ్లూకోసైడాసెస్‌లలో ఏదో ఒకదానితో లేదా రెండింటితో అధోకరణం చెందుతుంది.
స్టార్చ్ బణువుకు రెండు ముఖ్యమైన క్రియా సమూహాల ఉన్నాయి, అవి –OH సమూహం, ఇది చర్యల ప్రతిక్షేపణకు పాత్రమై ఉంటుంది, C–O–C బంధం, ఇది గొలుసు విచ్ఛిన్నానికి పాత్రమై ఉంటుంది. గ్లూకోజ్ యొక్క హైడ్రాక్సిల్ సమూహం ఒక న్యూక్లియోఫిలిక్ లక్షణాన్ని కలిగివుంటుంది. దాని యొక్క –OH సమూహం చర్య ద్వారా, వివిధ లక్షణాల మార్పును పొందవచ్చు. పాలీఇథైలిన్‌లో విక్షేపణను మెరుగుపరిచేందుకు సిలేన్‌తో చర్య జరపడం దీనికి ఒక ఉదాహరణ. –OH సమూహాల అడ్డబంధనం లేదా వంతెన బంధం స్నిగ్ధతను పెంచుతూ, నీటి ధారణను తగ్గిస్తూ మరియు ఉష్ణయాంత్రిక కర్తనానికి (షియర్) దాని యొక్క నిరోధకతను పెంచతూ ఒక వ్యవస్థగా నిర్మాణాన్ని మారుస్తుంది.
స్థానిక స్టార్చ్‌తో పోల్చినప్పుడు ఒక వ్యవస్థీకృత ఫైబర్ లేదా ఫిల్మ్-తయారీ పాలిమర్ మాదిరి అనేక ప్రయోజనాలను ఎసిటైలేటెడ్ స్టార్చ్ అందించలేదు. స్టార్చ్ యొక్క ఎసిటైలేషన్ ఒక ప్రసిద్ధ చర్య, సంయోజనానికి ఇది బాగా సులభమైన ఉత్పన్నం. స్టార్చ్ కంటే స్టార్చ్ ఎసిటేట్ గణనీయమైన స్థాయిలో మరింత హైడ్రోఫోబిక్ (జలభయం) లక్షణాన్ని కలిగివుంటుంది, నీటి పర్యావరణాల్లో తన్యత లక్షణాలను మెరుగ్గా నిలిపివుంచుతుంది. స్టార్చ్ ఎసిటేట్ యొక్క మరో ప్రయోజనం ఏమిటంటే, దీనికి స్టార్చ్ కంటే దీనికి మెరుగైన ద్రావణీయత ఉంటుంది, సాధారణ ద్రావకాల నుంచి దీనిని సులభంగా పొరలుగా మార్చవచ్చు. ఎసిటైలేషన్ యొక్క ప్రమాణాన్ని ట్రాన్సెస్టెరిఫికేషన్ ద్వారా సులభంగా నియంత్రించవచ్చు, హైడ్రోఫోబిసిటైస్ పరిధితో పాలిమర్‌లను సృష్టించేందుకు ఇది వీలు కల్పిస్తుంది.
స్టార్చ్ ఎసిటైలేట్ చేయబడుతుంది (దీర్ఘ అమైలోస్ యొక్క ఒక అధిక పదార్థంతో (70%)) మరియు దీని యొక్క ఎంజైమ్ సంబంధ అధోకరణంపై పరిశోధన జరుగుతుంది. స్టార్చ్ ఎసిటేట్‌ను ఒక పిరిడైన్/ఎసిటిక్ ఎన్‌హైడ్రైడ్ మిశ్రమంతో స్టార్చ్ ఎసిటైలేషన్ ద్వారా తయారు చేస్తారు, 90% ఫార్మిక్ ఆమ్లం యొక్క ద్రావణాల నుంచి పొరలను పోత పోస్తారు. ఎసిటైల్ పదార్థం పరిధితో పొరల శ్రేణులను తరువాత మధ్యస్థ అమైలోస్ ద్రావణాల సమక్షంలో ఉంచుతారు. తగిన ఎసిటైల్ భాగం ఉన్న తడి సామర్థ్యం గల పొరలను ఆక్వేయస్ ద్రావణాల్లో నిర్వహిస్తారు, అయితే ఒక గంట సమయంలో ఆల్భా మరియు బీటా అమైలేస్‌ల మిశ్రమం చేత ఎసిటైల్ భాగం అతి తక్కువ అధోకరణానికి వీలు కల్పిస్తుంది. బయోరియాక్టర్‌లలో ఈ పొరలు (ఫిల్మ్‌లు) మెంబ్రేన్‌లుగా ఉపయోగకరంగా ఉంటాయి, వీటిని తరువాత వ్యవస్థకు ఎంజైమ్‌లు జోడించడం ద్వారా అధోకరణం చెందించవచ్చు.
అనేక మంది పాలిమర్ పరిశోధకులు పాలిమర్ రసాయన శాస్త్రం సెల్యులోజ్ వర్గీకరణలో మూలాలు కలిగివుందని భావిస్తున్నారు. సుమారుగా 150 సంవత్సరాల క్రితం మొదటిసారి సెల్యులోజ్ వేరుచేయబడింది. మొక్కలు ఉత్పత్తి చేసే ఇతర పాలీశాచరైడ్‌లతో పోలిస్తే కొన్ని కోణాల్లో సెల్యులోజ్ వైవిధ్యభరితంగా ఉంటుంది, దీనిలో బణువు గొలుసు బాగా పొడవుగా ఉండటంతోపాటు ఒకే పునరావృత భాగం (సెల్లోబయోస్) ఉంటుంది. సహజంగా, ఇది స్ఫటిక స్థితిలో దొరుకుతుంది. కణాల గోడల నుంచి, సెల్యులోజ్ రసాయన సేకరణ ద్వారా మైక్రోఫైబ్రిల్‌లలో వేరుచేయబడుతుంది. అన్ని రూపాల్లో, సెల్యులోజ్ బాగా ఎక్కువగా స్ఫటికరూపంలో ఉంటుంది, ఇది ఒక అధిక బణు భారం పాలిమర్, అత్యంత వేగవంతమైన, హైడ్రోజన్ బంధ-విచ్ఛిన్న ద్రవకాల్లో మినహా, మిగిలిన అన్నింటిలో అగాలనీయంగా మరియు అద్రావ్యంగా (కరిగిపోకుండా) ఉంటుంది. అగాలనీయత మరియు అద్రావ్యత గుణాలు కారణంగా, సెల్యులోజ్‌ను సాధారణంగా సంవిధానంలో మరింత వినియోగదారు స్నేహపూరితంగా మార్చేందుకు ఉత్పన్నాలుగా మారుస్తారు.
కొన్ని శిలీంధ్రాలు ఎంజైమ్‌లను స్రవించగలవు, సెల్యులోజ్ లేదా సెల్యులోజ్ యొక్క ఎంజైమ్ సంబంధ జల విశ్లేషణం నుంచి ఉత్పత్తి అయ్యే దిగువ బణు భారం ఓలీగోమెర్‌ల ఆక్సీకరణ చర్యలను ఈ ఎంజైమ్‌లు ఉత్ప్రేరణ చేస్తాయి. వీటిలో, పెరాక్సిడేసెస్, 'ఆల్డిహైడ్' సెల్యులోజ్‌ను సృష్టించేందుకు సెల్యులోజ్ యొక్క C2–C3 స్థానాలపై స్వేచ్ఛా ధాత్వంశ దాడి కోసం హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్‌ను అందిస్తాయి, ఈ ఆల్డిహైడ్ సెల్యులోజ్ ఎక్కువ చర్యాశీలత కలిగివుండటంతోపాటు, దిగువ బణు భారం భాగాలను సృష్టించేందుకు జల విశ్లేషణ చెందుతుంది. బ్యాక్టీరియా కూడా ఎంజైమ్‌లను స్రవిస్తాయి, వీటిలో కొన్ని సూక్ష్మజీవులు మనుగడ సాధించేందుకు ఉపయోగించే కార్బోహైడ్రేట్ పోషకాలను సృష్టించేందుకు సెల్యులోజ్ అధోకరణంలో సంయుక్తంగా పనిచేసే సముదాయాలను ఏర్పాటు చేస్తాయి.
వాయుసహిత మట్టి పర్యావరణాల్లో సాధారణంగా అనేక రాకాల అధోకరణ బ్యాక్టీరియా మరియు శిలీంధ్రాలు ఉంటాయి, ఇవి ఒకదానికిఒకటి సహకరించుకుంటాయి. ప్రాథమిక సూక్ష్మజీవులు సెల్యులోజ్‌ను గ్లూకోజ్ మరియు సెల్లోడెక్స్‌ట్రిన్స్‌గా క్షీణింపజేస్తాయి, వీటిలో ఒక భాగాన్ని అవి ఉపయోగించుకుంటాయి, ద్వితీయ సూక్ష్మజీవులు సెల్లోడెక్స్‌ట్రిన్స్‌ను గ్లూకోజ్‌గా క్షీణింపజేసే ఎంజైమ్‌లను అందిస్తాయి, ఈ గ్లూకోజ్‌ను అవి వినియోగించుకుంటాయి. గ్లూకోజ్‌ను వినియోగించుకోవడం ద్వారా అవి తరువాత సెల్లోడెక్స్‌ట్రిన్స్ స్థాయి పెరగకుండా అడ్డుకునే ప్రాథమిక సూక్ష్మజీవులు పెరిగేందుకు సాయపడతాయి, అధిక సాంద్రతలు వద్ద పర్యావరణంలో ప్రాథమిక సూక్ష్మజీవులు నిరోధించబడినట్లయితే ఈ సెల్లోడెక్స్‌ట్రిన్‌లు గ్లూకానేసెస్‌లకు ఆవాసంగా ఉంటాయి. చివరకు వాయుసహిత జీవఅధోకరణం నుంచి వచ్చే తుది ఉత్పత్తులు CO మరియు నీరు.
వాయురహిత పర్యావరణాల్లో, వైవిధ్యభరిత తుది ఉత్పత్తులు ఏర్పడతాయి, అవి CO, హైడ్రోజన్, మీథేన్, హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ మరియు అమ్మోనియా. పర్యావరణంలో ఆక్సీకరణ కారకాలుగా ఉపయోగపడే సల్ఫేట్ మరియు నైట్రేట్ అయాన్‌ల వంటి అకర్బన సమ్మేళనాలను ఉపయోగించుకునే ఆక్సీకరణ చర్యల ద్వారా CO ఏర్పడుతుంది. ఎసిటిక్ ఆమ్లం లేదా మీథేన్‌లలో ఏదో ఒకదానిని సృష్టించేందుకు ఆక్సీకరణ చెందిన సమ్మేళనాలు మరియు CO తగ్గించడానికి ఆటోట్రోఫిక్ బ్యాక్టీరియా ద్వారా కొన్ని వాయురహిత బ్యాక్టీరియా ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడే హైడ్రోజన్, వినియోగించబడుతుంది.
మిగిలిన అన్ని పాలిమర్‌ల కంటే సెల్యులోజ్‌కు ఎక్కువ ప్రాధాన్యత లభించింది, దీనిపై అనేక రకాల సూక్ష్మజీవులు దాడులు చేస్తాయి మరియు ఫలితాల అర్థవివరణను జఠిలం చేసేందుకు అదనపు మిశ్రమాలను జోడించాల్సిన అవసరం లేకుండానే దీనిని తరచుగా ఉపయోగిస్తున్నారు. సెల్యులోజ్ నుంచి ఉత్పత్తి అయ్యే చెత్త లేదా విసర్జకాలుగా ఉండే వ్యర్థ పదార్థాల పరిమాణం చాలా తక్కువగా ఉంటుంది. చాలా త్వరగా శిథిలమవడం కూడా దీని యొక్క ఒక అనుకూలతగా చెప్పవచ్చు. ఇథనాల్ మరియు ఎసిటిక్ ఆమ్లం వంటి రసాయనాలకు సెల్యులోజ్ కిణ్వనం ఒక మూలంగా సూచించబడుతుంది, అయితే దీనికి ఈ రోజు వరకు ఎటువంటి వ్యాపార ప్రాధాన్యత లభించలేదు.
సెల్యులోజ్ యొక్క అన్ని ముఖ్యమైన ఉత్పన్నాలు మొత్తం మూడు హైడ్రాక్సిల్ సమూహాల్లో ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ సమూహాల యొక్క చర్యా ఉత్పత్తులుగా ఉన్నాయి, అవి: (1) ఈథర్‌లు, ఉదాహరణలు మీథైల్ సెల్యులోజ్ మరియు హైడ్రాక్సిల్-ఇథైల్ సెల్యులోజ్; (2) ఈస్టర్‌లు, ఉదా. సెల్యులోజ్ ఎసిటేట్ మరియు సెల్యులోజ్ జాన్‌థేట్, సెల్యులోజ్‌ను ఈథర్ ఫైబర్ లేదా ఫిల్మ్ (పీచు లేదా పొర) రూపాలుగా సంవిధానపరచడం కోసం ఒక ద్రావ్య మధ్యమికంగా వీటిని ఉపయోగిస్తారు, ఈ సంవిధాన ప్రక్రియలో సెల్యులోజ్ నియంత్రిత జల విశ్లేషణం ద్వారా పునఃసృష్టించబడుతుంది; మరియు (3) ఎసిటాల్‌లు, ముఖ్యంగా C2 మరియు C3 హైడ్రాక్సిల్ సమూహాలు మరియు బ్యుటైరాల్డిహైడ్ మధ్య ఏర్పడే సైక్లిక్ ఎసిటాల్.
సెల్యులోజ్ జీవఅధోకరణం సంక్లిష్టంగా ఉంటుంది, లిగ్నిన్‌తో పాటు ఉండటం వలన, ఉదాహరణకు కలప కణ గోడల్లో, సెల్యులోజ్ జీవఅధోకరణం సంక్లిష్టంగా ఉంటుంది. తెలుపు-తెగులు శిలీంధ్రాలు కూడా ప్రధానంగా లిగ్నిన్ అధోకరణం చెందేందుకు ఎక్సోసెల్యులార్ పెరాక్సిడేసెస్‌లను మరియు కొద్ది స్థాయిలో, పాలీశాచరైడ్‌లు అధోకరణం చెందేందుకు సెల్యులాసెస్‌లను స్రవిస్తాయి, ఈ ప్రక్రియలు సూక్ష్మజీవులకు పోషకాలుగా పనిచేసే సాధారణ చక్కెరలను ఉత్పత్తి చేస్తాయి. గోధుమరంగు-తెగులు శిలీంధ్రాలు సెల్యులోజ్ మరియు హెమీసెల్యులోజ్‌లు అధోకరణం చెందేందుకు ఎంజైమ్‌లను స్రవిస్తాయి. మెత్తని-తెగులు శిలీంధ్రాలు కూడా ప్రధానంగా ఈ రెండు రకాల పాలీశాచరైడ్‌లు అధోకరణం చెందేందుకు ఉపయోగపడతాయి.
సూక్ష్మజీవుల సంబంధ ఉత్ర్పేరక డై-ఈస్టరిఫికేషన్ మరియు దీని ఫలితంగా ఏర్పడే సెల్యులోజ్ మరియు కర్బన ఆమ్లాల వియోగం ద్వారా కర్బన చక్రంలో పాల్గొనే సామర్థ్యం ఉన్న పాలిమర్‌ల తరగతికి సెల్యులోజ్ ఈస్టర్‌లు ప్రాతినిధ్యం వహిస్తున్నాయి. సెల్యులోజ్ ఎసిటేట్‌ను ప్రస్తుతం అధిక పరిమాణ అనువర్తనాల్లో ఉపయోగిస్తున్నారు, ఫైబర్‌ల నుంచి ఫిల్మ్‌లు మరియు సూది పరిష్కరణ థర్మోప్లాస్టిక్‌ల వరకు ఇవి ఉపయోగించబడుతున్నాయి. వీటి యొక్క భౌతిక ధర్మాలు మరియు బాగా తక్కువ పదార్థ వ్యయాల కారణంగా విఫణిలో ఇతర జీవఅధోకరణ పాలిమర్‌లు ఎక్కువగా ఆమోదం పొందకుండా ఇవి అడ్డుకుంటున్నాయి.
శాస్త్రవేత్తలు వరుసగా సెల్యులోజ్ ఎసిటేట్ ఫిల్మ్‌లను అభివృద్ధి చేశారు, వీటి యొక్క ప్రతిక్షేపణ స్థాయి భిన్నంగా ఉంటుంది, ఈ ప్రామాణిక వ్యవస్థలో ఇవి అంచనా వేయబడుతున్నాయి. అంతేకాకుండా, వ్యాపారాత్మకంగా అందుబాటులో ఉన్న పాలీ (హైడ్రాక్సిబ్యుటైరేట్-కో-వాలెరేట్) (PHBV) మరియు పాలీకాప్రోలాక్టేన్ (PCL) వంటి జీవఅధోకరణ పాలిమర్‌లు సూచనలుగా పరిగణించబడుతున్నాయి. పొర విచ్ఛేదనం మరియు పొర బరువు నష్టం ఆధారంగా, సెల్యులోజ్ ఎసిటేట్‌లు సుమారుగా 2.20 కంటే తక్కువ ప్రతిక్షేపణ స్థాయి కలిగివున్నాయి, PHBVతో పోల్చదగిన స్థాయిల్లో పచ్చిఎరువు (కంపోస్ట్)గా మారతాయి. పచ్చిఎరువుగా మారిన పొరల యొక్క 
NMR మరియు GPC విశ్లేషణలు ఈ తక్కువ పరమాణు బరువు భాగాలు, ప్రధానంగా అత్యధికంగా ప్రతిక్షేపించబడిన మరియు నెమ్మదైన అధోకరణ గల సెల్యులోజ్ ఎసిటేట్‌ల నుంచి తొలగించబడుతున్నట్లు సూచిస్తున్నాయి.
తక్కువ స్థాయి ప్రతిక్షేపణతో కరిగిపోయే సెల్యులోజ్ ఎసిటేట్‌లలో ఈస్టరేస్ కార్యకలాపం జరుగుతున్నట్లు ఆధారం ఉంది. పెస్టాలోటియోప్సిస్ వెస్టెర్డిజ్కీ క్వార్టెర్ మాస్టెర్ (QM) 381 యొక్క స్వచ్ఛమైన వర్ధనం ఈ తక్కువ DS సెల్యులోజ్ ఈస్టర్‌ను పూర్తిగా వినియోగించుకున్నట్లు సూచించింది. అయితే రీస్ పూర్తిగా ప్రతిక్షేపించబడిన సెల్యులోజ్ ట్రైఎసిటేట్ జీవఅధోరణం చెందుతుందనేందుకు ఎటువంటి ఆధారాన్ని గుర్తించలేదు. సెల్యులోజ్ ఎసిటేట్ ఉన్న విలోమ ఓస్మోసిస్ మెంబ్రేన్‌లలో ఈస్టరేస్ కార్యకలాపం యొక్క ఆధారాన్ని ఇతరులు గుర్తించారు.
సెల్యులోజ్ ఈస్టర్‌లు మరియు CO2గా వాటి యొక్క రూపాంతరణ నుంచి మైక్రోబ్‌ల అధిక స్థాయి కార్బన్ వినియోగం ఈ పాలిమర్‌ల యొక్క జీవఅధోకరణాన్ని ధృవీకరించడంతోపాటు, సహజ, సూక్ష్మజీవులు క్రియాశీలంగా ఉన్న పర్యావరణాల్లో సంపూర్ణ ఖనిజ పదార్థాలుగా మార్చే వాటి సామర్థ్యాన్ని తెలియస్తుంది. సెల్యులోజ్ ఈథర్‌ల యొక్క జీవఅధోకరణంపై విస్తృత అధ్యయనాలు జరిగాయి, 1 కంటే తక్కువ DS గల సెల్యులోజ్ ఈథర్‌లు ప్రతిక్షేపణ చెందని పాలిమర్‌ల అవశేషాలపై సూక్ష్మజీవుల దాడి కారణంగా అధోకరణ చెందుతాయని గుర్తించారు. సెల్యులోజ్ వెన్నుముకపై ఈథర్ బంధాలను సూక్ష్మజీవుల దాడి నిరోధాలుగా పరిగణిస్తున్నారు. దీనికి విరుద్ధంగా, సెల్యులోజ్ ఈస్టర్‌ల యొక్క జీవఅధోకరణ సామర్థ్యానికి సంబంధించి భిన్న కథనాలు వెలువడ్డాయి.
పీతలు, యెండ్రకాయలు, చిన్నరొయ్యలు మరియు కీటకాల యొక్క కవచాల్లో కనిపించే ఒక పెద్ద బణువును చిటిన్ అంటారు. చిటిన్ చిటినేస్‌గా అధోకరణం చెందగలదు. కృత్రిమ చర్మం మరియు శోషణ కుట్ల తయారీ కోసం చిటిన్ ఫైబర్‌లను ఉపయోగిస్తున్నారు. చిటిన్ తన యొక్క అసలు రూపంలో అద్రావ్యంగా (కరగని స్థితి) ఉంటుంది, అయితే పాక్షికంగా డిఎసిటైలేట్ రూపంలో చిటోశాన్ నీటిలో కరుగుతుంది. ఈ పదార్థాలు జీవాణుగుణంగా ఉంటాయి, భారీ లోహ అయాన్‌లను శోషించే సామర్థ్యంతోపాటు, యాంటీమైక్రోబ్ సంబంధ కార్యకలాపాలు కలిగివుంటాయి. నీటిని-నిలిపివుంచే మరియు తేమగా ఉంచే లక్షణాలు కారణంగా కాస్మెటిక్ పరిశ్రమ అనువర్తనాల్లో వీటిని గుర్తించవచ్చు. చిటిన్ మరియు చిటోశాన్‌లను వాహకాలుగా ఉపయోగించి నీటిలో కరిగి ప్రోడ్రగ్‌ను సృష్టిస్తున్నారు. మార్పులు చేసిన చిటోశాన్‌లను వివిధ రసాయన మరియు జీవసంబంధ లక్షణాలతో తయారు చేయవచ్చు. ఉదాహరణకు ఎన్-కార్బాక్సిమిథైల్‌చిటోశాన్ మరియు ఎన్-కార్బాక్సీబ్యూటైల్‌చిటోశాన్‌లను కాస్మోటిక్స్‌లో మరియు గాయాల చికిత్సలో ఉపయోగం కోసం తయారు చేస్తున్నారు.
చిటిన్ ఉత్పన్నాలను ఔషధ వాహకాలుగా కూడా ఉపయోగించవచ్చు, చిటిన్‌ను శోషణ కుట్లలో ఉపయోగించడానికి సంబంధించిన నివేదిక ఒకటి చిటిన్‌లకు చిటిసన్, పాలీ (గ్లోకోలిక్ యాసిడ్) (PGA) మరియు ప్లెయిన్ క్యాట్‌గట్ మరియు క్రోమిక్ క్యాట్‌గట్ వంటి కుట్ల పదార్థాలతో పోలిస్తే అతితక్కువ దీర్ఘీకరణ ఉన్నట్లు సూచించింది. చిటిన్ యొక్క కణజాల చర్య PGAకు సారూప్యంగా ఉంటుంది.
ద్రావణంలో అనేక పాలిశాచరైడ్‌లు కౌంటర్అయాన్‌లను ప్రవేశపెట్టడంతో జెల్‌లను సృష్టిస్తాయి. అడ్డ-బంధం యొక్క స్థాయి pH, కౌంటర్అయాన్ రకం మరియు ఈ పాలిమర్‌ల యోక్క క్రియాత్మక ఆవేశ సాంద్రత వంటి వివిధ అంశాలపై ఆధారపడివుంటుంది. ద్విబంధక కాటయన్‌ల సమక్షంలో జెల్‌లను సృష్టించే ఆల్గినేట్‌ల సామర్థ్యంపై విస్తృతంగా పరిశోధనలు జరిగాయి. ఏకబంధక కాటయాన్‌లు, తక్కువ బణు భారం అమైన్‌లు మరియు నాలుగు బంధాలు గల అమ్మోనియం సమ్మేళనాలతో నీటిలో కరిగిపోయే లవణాలను ఆల్గినిక్ ఆమ్లం సృష్టిస్తుంది. Ca, Be, Cu, Al మరియు Fe వంటి బహుబంధక కాటయాన్‌ల సమక్షంలో నీటిలో-అద్రావ్య పదార్థంగా మారుతుంది.
ఆల్గినేట్ జెల్‌లను నియంత్రిత ఔషధ సరఫరా వ్యవస్థల్లో విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తున్నారు. ఆల్గినేట్‌‌లను చుట్టూపొరలు ఉన్న వివిధ హెర్బిసైడ్‌లు, సూక్ష్మజీవులు మరియు కణాలకు ఉపయోగిస్తున్నారు.
అమైనో టెర్మినస్ నుంచి కార్బాక్సిలిక్ ఆమ్ల టెర్మినస్ వరకు ఏర్పడే ఒక పాలీపెప్టైడ్‌లో ఉన్న అమైనో ఆమ్ల అవశేషాలను నమోదు చేయడం దాని యొక్క సంప్రదాయంగా చెప్పవచ్చు. అమైనో ఆమ్ల అవశేషాలకు ఎల్లప్పుడూ పెప్టైడ్ బంధాలు కలుస్తాయి. ఏదైనా పాలీపెప్టైడ్‌ను సూచించేందుకు వ్యవహారికంగా ప్రోటీన్ అనే పదాన్ని ఉపయోగిస్తారు, ఈ ప్రోటీన్ భారీ స్థాయి లేదా సంపూర్ణ క్రియాత్మక రూపాలను సూచిస్తుంది, ఏక గొలుసులతోపాటు అనేక పాలీపెప్టైడ్ గొలుసులను ఇది కలిగివుంటుంది. శాచరైడ్ గొలుసులు మరియు లిపిడ్‌ల వంటి పెప్టైడ్ యేతర భాగాలను చేర్చేందుకు ప్రోటీన్‌లకు మార్పులు చేయవచ్చు.
పారిశ్రామిక అనువర్తనాల్లో విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తున్న ప్రోటీన్‌లు సాధారణంగా అధోకరణం చెందని ద్రావ్య లేదా జ్వలనీయ రూపంలో ఉంటాయి. వీటిని ప్రధానంగా వాటి యొక్క సహజ రూపంలో ఉపయోగిస్తారు. ఇది ప్రధానంగా ఫైబ్రస్ ప్రోటీన్‌ల ఉన్ని, సిల్క్ మరియు కొల్లాజెన్‌కు వర్తిస్తుంది.
అన్ని ప్రోటీన్‌లను వివిధ α-అమైనో ఆమ్లాల రకాల అమరికతో ఉండే నిర్దిష్ట సహ-పాలిమర్‌లుగా చెప్పవచ్చు. అందువలన ప్రోటీన్‌ల జీవ సంశ్లేషణ బాగా సంక్లిష్టమైన ప్రక్రియ, ఇది అనేక రకాల ఎంజైమ్‌లతో ముడిపడివుంటుంది. దీనికి విరుద్ధంగా, సాధారణ ప్రయోజన ప్రోటీస్‌లతో ప్రోటీన్‌ల ఎంజైమ్‌సంబంధ అధోకరణాన్ని రుజువర్త అమైడ్ జలవిశ్లేషణ చర్యగా చెప్పవచ్చు.
జెలటిన్ ఒక జంతు ప్రోటీన్, దీనిలో 19 అమైనో ఆమ్లాలు పెప్టైడ్ బంధాలతో కలపబడి ఉంటాయి, దానిలోని అమైనో ఆమ్లాలు లేదా పెప్టైడ్ భాగాలను పొందేందుకు వివిధ ఎంజైమ్‌లతో దీనిని జలవిశ్లేషణ చేయవచ్చు. ఈ లక్షణం ప్రయోజనాత్మక జీవఅధోకరణానికి జెలటిన్‌ను వాంఛనీయంగా మారుస్తుంది. జెలటిన్ నీటిలో కరిగే, జీవఅధోకరణం చెందే పాలిమర్, దీనిని పరిశ్రమలు, ఫార్మాస్యూటికల్, బయోమెడికల్ రంగాల్లో విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తున్నారు, పూతలు మరియు వివిధ మైక్రోఎన్‌క్యాప్సులేటింగ్ మందులతోపాటు, జీవఅధోకరణం చెందే హైడ్రోజెల్‌లను తయారు చేసేందుకు దీనిని వినియోగిస్తున్నారు.
ఒక సాధారణమైన, వశ్యతగల జెలటిన్ ఫిల్మ్-ఆధారిత కృత్రిమ చర్మాన్ని తయారు చేసేందుకు ఒక పద్ధతి అభివృద్ధి చేయబడింది, ఇది ఒక పై గాయం మరియు ద్రవం నష్టం లేదా సంక్రమణ నుంచి రక్షణ కల్పిస్తుంది. విఫణిలో దొరికే జెలటిన్‌తో పాలీగ్లైసెరాల్‌లను కలిపేందుకు టెఫ్లాన్-కప్పివున్న ట్రేలపై ఫిల్మ్‌లకు పూత పూసేందుకు ఈ పద్ధతిని ఉపయోగిస్తున్నారు. ఈ ఫిల్మ్‌లు బాగా కఠినంగా, పై గాయాలకు సంసంజకంగా ఉంటాయి. అనేక రోజులకు విడుదలయ్యే అభివృద్ధి కారకాలు మరియు యాంటీబయాటిక్స్ వంటి జీవక్రియాత్మక బణువులతో వీటిని సమృద్ధి పరచవచ్చు. γ-కిరణాలతో ఈ ఫిల్మ్‌లను క్రిమిరహితంగా చేయవచ్చు లేదా క్రిమిరహిత పరిస్థితుల్లో తయారు చేయవచ్చు.
మార్పిడి ద్వారా సహజ పాలిమర్‌ల యొక్క రసాయన రూపాంతరణం దానిని పునఃసృష్టి చేయదగిన పదార్థంగా ఉపయోగించేందుకు ద్వంద్వ ప్రయోజనాన్ని కల్పిస్తుంది, పెట్రోలియం-ఆధారిత పాలిమర్‌లకు ప్రత్యామ్నాయంగా ప్రకృతిసిద్ధంగా సేకరించిన ఉత్పత్తులు (ఉదాహరణకు ప్రోటీన్‌లు), నెమ్మదైన లేదా వేగవంతమైన అధోకరణం కోసం ఉపయోగించదగిన జీవఅధోకరణ సమ్మేళనాలుగా వీటిని ఉపయోగించవచ్చు.
సహజ పాలిమర్‌ల రూపాంతరణం కోసం మార్పిడి అనువర్తనాన్ని విస్తరించేందుకు, ధాత్వంశ ప్రారంభకాలు చేత జెలటిన్‌లపై మిథైల్ మెథాక్రైలేట్‌ను ఒక సమూహాన్ని మార్పుడి చేస్తుంది, జలసంబంధమైన ద్రావణంలో 60 మరియు 80 °C మధ్య ఉష్ణోగ్రత వద్ద వీటిని అధ్యయనం చేస్తారు. కైనెటిక్ డేటా (గతిజ సమాచారం) నుంచి ఈ కింది విషయాలు తెలుస్తాయి: (1) తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద మార్పిడి సామర్థ్యం ఎక్కువగా ఉంటుంది; (2) అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద పాలిమరైజేషన్ యొక్క తరువాతి దశలో జరిగే మార్పిడి సామర్థ్యం గణనీయంగా పెరుగుతుంది, హోమోపాలిమర్ మరియు వెన్నెముకగా పనిచేసే జెలటిన్ సమ్మేళనం కారణంగా ఈ పరిణామం ఏర్పడుతుంది; మరియు (3) సాధారణంగా, శాఖల సంఖ్య తక్కువగా ఉంటుంది, శాఖలయుత పాలిమర్ యొక్క బణు భారం ఈ పాలిమరైజేషన్‌లో ఎక్కువగా ఉంటుంది.
అనేక రకాల బ్యాక్టీరియా చేత కణాంతర్గత సంచిత పదార్థాలుగా ఉత్పత్తి చేయబడే సహజ పాలియెస్టర్‌లకు జీవఅధోకరణం చెందగల, పునరుద్పాదక వనరుల నుంచి తయారు చేయగల జ్వలనం ద్వారా సంవిధాన పరచదగిన పాలిమర్‌లుగా ప్రాధాన్యత పెరుగుతోంది. ఈ థర్మోప్లాస్టిక్ బయోపాలిమర్ కుటుంబానికి చెందిన పదార్థాలు దృఢ పెళుసైన ప్లాస్టిక్‌ల నుంచి మంచి ప్రభావవంత లక్షణాలతో వశ్యనీయ ప్లాస్టిక్‌లు, బలమైన కఠిన ఎలాస్టోమర్‌ల వరకు వాటి పదార్థాల లక్షణాల్లో వైవిధ్యాన్ని చూపించగలవు, ఈ లక్షణాలు వేలాడే ఆల్కైల్ సమూహం పరిమాణం, R మరియు పాలిమర్ యొక్క సమ్మేళనంపై ఆధారపడివుంటాయి.
ఈ పాలియెస్టర్‌లన్నీ β-స్థానం వద్ద 100% దృగ్గోచర స్పష్టతను కలిగివున్న భాగాలను కలిగివుంటాయి, అందువలన ఇవన్నీ 100% ఐసోటాక్టిక్‌గా ఉంటాయి. R=CH3 పాలిమర్, పాలీ-β-హైడ్రాక్సీబ్యుటైరేట్ (PHB) బాగా ఎక్కువగా స్ఫటిక రూపంలో ఉంటుంది, దీని ద్రవీభవన ఉష్ణోగ్రత 180 °C, గాజు రూపంలో రూపాంతరణ చెందే ఉష్ణగ్రత, Tg సుమారుగా 5 °C. బాగా ఎక్కువగా స్ఫటికాకృతిలో ఉండటం మరియు ఎక్కువ స్థాయిలో ఉన్న Tg కారణంగా PHB యొక్క ఫిల్మ్‌లు మరియు పొరలు బాగా పెళుసుగా ఉంటాయి, అందువలన ఇతర ఆల్కైల్ సమూహాలు, ముఖ్యంగా R=C2H5 భాగాలు గల కోపాలిమర్‌లకు ప్రాధాన్యత లభిస్తుంది. ఈ పదార్థాలన్నీ స్వతస్సిద్ధంగా జీవఅధోకరణం చెందే గుణం కలిగివుంటాయి. దీర్ఘ ఆల్కైల్ ప్రతిక్షేపాలు గల పాలియెస్టర్‌లు కూడా వివిధ రకాల బ్యాక్టీరియా చేత ఉత్పత్తి చేయబడతాయి, సాధారణంగా కోపాలిమర్‌ల రూపంలో ఇవి తయారవతాయి, వీటికి తక్కువ స్థాయిలో స్ఫటికాకృతి మరియు తక్కువ T మరియు T విలువలు ఉంటాయి. దీని ఫలితంగా, ఈ దీర్ఘ ఆల్కైల్ గొలుసు పాలియెస్టర్‌లు థర్మోప్లాస్టిక్ ఎలాస్టోమర్‌లుగా ఉపయోగకరంగా ఉంటాయి, వీటికి అద్భుతమైన బలం మరియు దృఢత్వం ఉంటాయి, ఇవి కూడా స్వతస్సిద్ధంగా జీవఅధోకరణం చెందుతాయి.
PHB యొక్క కోపాలిమర్‌లు ఉత్పత్తి కోసం భారీ-స్థాయి, నియంత్రిత కిణ్వన ప్రక్రియ అందుబాటులోకి వచ్చినప్పుడు వీటికి గణనీయమైన ప్రాధాన్యత వచ్చింది. వివిధ రకాల కార్బన్ వనరులతో బ్యాక్టీరియాకు ఆహారాన్ని అందించడం వివిధ రకాల కోపాలిమర్‌ల ఉత్పత్తికి మార్గం చూపింది, PHB కంటే మెరుగైన యాంత్రిక ధర్మాలు గల పదార్థం సృష్టించబడింది. PHB యొక్క జీవఅధోకరణం మరియు దీని యొక్క కోపాలిమర్‌లపై మట్టి, ఉత్తేజిత బురదమట్టి మరియు సముద్రపు నీరు వంటి పర్యావరణాల్లో అధ్యయనం చేస్తున్నారు.
స్థానిక పాలియెస్టర్‌లను అతి తక్కువ వేగం వద్ద నీటిలో కూడా జల విశ్లేషణ చెందుతాయి. ప్రాణంతో ఉన్న జీవుల్లో ఇది ప్రధాన అధోకరణ వ్యవస్థ, పాలిమర్ యొక్క గొలుసు విభజనతో ఇది ముడిపడివుంటుంది. హైడ్రోక్సిబ్యుటైరేట్-హైడ్రాక్సివాలెరేట్ కోపాలిమర్‌ల యొక్క హైడ్రోలైటిక్ అధోకరణం జీవుల వెలుపల కృత్రిమ పర్యావరణంలో ఉపరితల రూపాంతరణంతో ప్రారంభమవుతుంది, మాతృకలో నీటి విస్తరణంతో ఇది జరుగుతుంది. సచ్ఛిద్రతలో పురోగామి పెరుగుదల అధోకరణ ఉత్పత్తుల తొలగింపు ద్వారా విస్తరణానికి వీలు కల్పిస్తుంది.
శ్రేణి సమాచారాన్ని గుర్తించేందుకు అనేక రకాల జీవభౌతిక పద్ధతులు అందుబాటులో ఉన్నాయి. ప్రోటీన్ శ్రేణిని ఎడ్మాన్ అధోకరణం ద్వారా గుర్తించవచ్చు, దీనిలో N-టెర్మినల్ అవశేషాలు ఒక సమయంలో మొదటి గొలుసు నుంచి జలవిశ్లేషణ చెందుతాయి, వీటిని సేకరించి, తరువాత గుర్తిస్తారు. దీనికి ద్రవ్యరాశి స్పెక్ట్రోమీటర్ పద్ధతులను కూడా ఉపయోగిస్తారు. కేంద్రక ఆమ్ల శ్రేణిని జెల్ ఎలక్ట్రోఫోరెసిస్ మరియు కాపిలరీ ఎలక్ట్రోఫోరెసిస్‌ను ఉపయోగించి గుర్తించవచ్చు. చివరగా, ఈ బయోపాలిమర్‌ల యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలను తరచుగా ఆప్టికల్ ట్వీజర్‌లను లేదా అటామిక్ ఫోర్స్ మైక్రోస్కోపీని ఉపయోగించి గుర్తిస్తారు. pH, ఉష్ణోగ్రత, అయాన్ సంబంధ బలం లేదా ఇతర బంధసంబంధ భాగస్వాములు ఉద్దీపనపరచబడినప్పుడు అనురూపాత్మక మార్పులు లేదా ఈ పదార్థాల స్వీయ నిర్మాణాన్ని డ్యుయల్ పాలరైజేషన్ ఇంటెర్‌ఫెరోమెట్రీని ఉపయోగించి కొలుస్తారు.
సహజ పెద్ద బణువులు, ఉదాహరణకు, ప్రోటీన్, సెల్యులోజ్ మరియు స్టార్చ్ వంటివి, సాధారణంగా జీవసంబంధ వ్యవస్థల్లో ఆక్సీకరణ తరువాత జల విశ్లేషణ ద్వారా అధోకరణం చెందుతాయి. అనేక కృత్రిమ జీవఅధోకరణ పాలిమర్‌లు పాలిమర్ గొలుసువ్యాప్తంగా జలవిశ్లేషణ చెందగల బంధాలు కలిగివుండటం ఆశ్చర్యకర అంశమేమీ కాదు. ఉదా. అమైడ్ ఎనామిన్, ఈస్టర్, యూరియా మరియుయూరెథాన్ బంధాలు సూక్ష్మజీవులు మరియు హైడ్రోలైటిక్ ఎంజైమ్‌ల ద్వారా జీవఅధోకరణం చెందేందుకు పాత్రమై ఉంటాయి. అనేక ప్రోటెయోలైటిక్ ఎంజైమ్‌లు ప్రధానంగా ప్రోటీన్‌లలో ప్రతిక్షేపణులకు పక్కన ఉన్న పెప్టైడ్ బంధాల యొక్క జల విశ్లేషణను ఉత్ప్రేరణ చేస్తాయి కాబట్టి, ప్రతిక్షేపించబడిన పాలిమర్‌లు బెంజైల్, హైడ్రాక్సీ, కార్బాక్సీ, మిథైల్ మరియు ఫీనైల్ సమూహాల వంటి ప్రతిక్షేపణులను కలిగివుంటాయి, ఈ పదార్థాల జోడించడం వలన జీవఅధోకరణ సామర్థ్యం పెరుగుతుందనే భావనతో వీటిని తయారు చేశారు. బెజైలేటెడ్ పాలిమర్‌లలో, పాలీమైడ్‌లకు మిశ్రమ ఫలితాలు వచ్చాయి. స్పష్టంగా, ఎంజైమ్‌ల యొక్క చిరాల్ నిర్దిష్టత ఇక్కడ నిర్వహించబడింది.
అనేక ఎంజైమ్-ఉత్ప్రేరణ చర్యలు జలసంబంధ మాధ్యమంలో జరుగుతాయి కాబట్టి, కృత్రిమ పాలిమర్‌ల యొక్క హైడ్రోఫిలిక్-హైడ్రోఫోబిక్ లక్షణం వాటి యొక్క జీవఅధోకరణ సామర్థ్యాన్ని గణనీయంగా ప్రభావితం చేస్తుంది. హైడ్రోఫోబిగ్ మరియు హైడ్రోఫిలిక్ భాగాలు గల ఒక పాలిమర్‌కు ఈథర్ హైడ్రోఫోబిక్ లేదా హైడ్రోఫిలిక్ నిర్మాణాలు మాత్రమే గల పాలిమర్‌‍ల కంటే అధిక జీవఅధోకరణ సామర్థ్యం ఉన్నట్లు కనిపిస్తుంది.
ఒక కృత్రిమ పాలిమర్‌ను ఎంజైమ్ ఉత్ప్రేరణతో అధోకరణం చెందేలా చేయడానికి, పాలిమర్ గొలుసుకు తప్పనిసరిగా ఎంజైమ్ యొక్క క్రియాశీల భాగంలో అమరే వశ్యత ఉండాలి. వశ్యత గల అలిఫాటిక్ పాలియెస్టర్‌లు జీవసంబంధ వ్యవస్థలో వెంటనే అధోకరణం చెందుతాయనే వాస్తవాన్ని ఇది గుర్తు చేస్తుంది, బాగా దృఢత్వం గల సుగంధభరితమైన పాలిమర్ సమ్మేళనాన్ని సాధారణంగా బయోఐనెర్ట్‌గా పరిగణిస్తారు.
ప్రోటీన్‌లు మరియు కృత్రిమ పాలిమర్‌ల మధ్య ప్రధాన వ్యత్యాసం ఏమిటంటే, ప్రోటీన్‌లలో పాలీపెప్టైడ్ గొలుసులవ్యాప్తంగా సమానమైన పునరావృత భాగాలు ఉండవు. ఈ అసమానతలు ప్రోటీన్ గొలుసులు స్ఫటికాకృతి పొందేందుకు అతి తక్కువ అవకాశం కల్పిస్తాయి. ఈ లక్షణం ప్రోటీన్‌లు వేగంగా జీవఅధోకరణం చెందే గుణాన్ని కలగజేస్తాయి. మరోవైపు కృత్రిమ పాలిమర్‌లు సాధారణంగా పొట్టి పునరావృత భాగాలు కలిగివుంటాయి. ఈ సక్రమత స్ఫటికీకరణను విస్తరిస్తుంది, ఎంజైమ్‌లలోకి జల విశ్లేషణ సమూహాల ప్రవేశాన్ని అడ్డుకుంటుంది. అందువలన దీర్ఘ పునరావృత భాగాలు గల కృత్రిమ పాలిమర్‌లు స్ఫటికాకృతి పొందేందుకు తక్కువ అవకాశం ఉండటంతో, అవి జీవఅధోకరణం చెందేందుకు ఆస్కారం ఏర్పడవచ్చు. వాస్తవానికి, పాలిమర్‌‍ల యొక్క శ్రేణి సబ్‌టిలిసిన్ ద్వారా త్వరగా అధోకరణం చెందుతున్నట్లు గుర్తించారు.
కొన్ని పాక్షిక-స్ఫటిక రూపంలోని పాలిమర్ నమూనాల యొక్క రసాయన అధోకరణం నిర్దిష్ట లక్షణ మార్పులను చూపించింది. అధోకరణం సందర్భంగా, నమూనా యొక్క స్ఫటిక రూపం పొందే సామర్థ్యం మొదట వేగంగా పెరిగింది, తరువాత స్ఫటికీకరణ 100%నికి చేరువయ్యే కొద్ది ఈ రేటు బాగా తగ్గిపోయింది. నమూనాలోని నిరాకార భాగాలు చివరకు అదృశ్యం కావడం దీనికి కారణంగా చెప్పవచ్చు. అనేక రకాల సంభావ్య అనువర్తనాలు గల జీవఅధోకరణ చెందగల పాలిమర్ PCL యొక్క మైక్రోబ్ సంబంధ మరియు ఎంజైమ్ సంబంధ అధోకరణంపై స్వరూపం యొక్క ప్రభావంపై అధ్యయనాలు జరుగుతున్నాయి.
ఒక ప్రత్యేక పద్ధతిలో ముందుకెళ్లే తంతుయుత శిలీంధ్రాలు ద్వారా ఒక పాక్షిక స్ఫటికాకృత పాలీకాప్రోలాక్టోన్ ఫిల్మ్ యొక్క అధోకరణాన్ని స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ (SEM) చూపించింది, దీనిలో స్ఫటికాకృత ప్రాంతం యొక్క అధోకరణానికి ముందుగానే నిరాకార ప్రదేశాలు అధోకరణం చెందడం కనిపించింది. ప్రత్యేక అధోకరణానికి కారణమయ్యే బాహ్యకణ ఎంజైమ్‌లను సూక్ష్మజీవులు ఉత్పత్తి చేస్తాయి. నిరాకార ప్రాంతాల యొక్క తక్కువ-క్రమబద్ధ అమరికను ఈ ప్రత్యేకతకు కారణంగా చెప్పవచ్చు, ఇది పాలిమర్ గొలుసులోకి ఎంజైమ్ సులభ ప్రవేశానికి వీలు కల్పిస్తుంది. స్ఫటికాల యొక్క పరిమాణం, ఆకృతి మరియు సంఖ్య అన్నీ నిరాకార ప్రాంతాల యొక్క గొలుసు చలనశీలతను ప్రభావితం చేస్తాయి, అందువలన ఇది అధోకరణ రేటును ప్రభావితం చేస్తాయి. అధోకరణంపై పొడిగింపు చేత ప్రాధాన్యతను మార్చడం యొక్క ప్రభావాలను అధ్యయనం చేయడం ద్వారా గుర్తించారు.
జీవఅధోకరణం రసాయన అధోకరణానికి భిన్నంగా ఉంటుంది. 40% జలసంబంధ మిథైల్అమైన్ యొక్క ద్రావణాల చేత జరిగే అధోకరణంపై అధ్యయనాలు స్వరూపం మరియు బణు భారం మార్పులు మరియు అధస్తర పదార్థంలోకి అధోకరణ కారకాలు విస్తరించే సామర్థ్యంలో వ్యత్యాసాన్ని చూపించాయి. అంతేకాకుండా, నిరాకార మరియు ప్రాంతాల మధ్య అధోకరణ స్థాయిలు సమానంగా లేనట్లు వ్యత్యాసాలను కూడా గుర్తించారు. మిథైల్‌అమైన్ కంటే వేగంగా స్ఫటికాకృత ప్రాంతాలను ఎంజైమ్ వేగంగా అధోకరణం చెందించగలదు. గుణాత్మక GPC (జెల్ పెర్మ్యటేషన్ క్రోమాటోగ్రఫీ) విశ్లేషణలో మిథైల్అమైన్‌లు స్ఫటికాకృత ప్రాంతాలను అధోకరణం చెందించి ఏక మరియు ద్వంద్వ తిర్కక్ పొడవు ఉత్పత్తులను ఏర్పరుస్తున్నట్లు గుర్తించారు.
మరోవైపు ఎంజైమ్ వ్యవస్థ ఎటువంటి మధ్యంతర బణువు పదార్థాన్ని మరియు అధోకరణంలో అతి తక్కువ బరువు మార్పిడిని గుర్తించలేదు. అధోకరణం ప్రత్యేకమైనది అయినప్పటికీ, స్ఫటికాకృత భాగాలు గొలుసు చివరలు ఎక్సోఎంజైమ్‌కు అందుబాటులోకి వచ్చిన వెంటనే అధోకరణం చెందినట్లు ఇది సూచించింది. స్ఫటికాల యొక్క పార్శ్వ పరిమాణం అధోకరణం యొక్క స్థాయిపై బలమైన ప్రభావం కలిగివుంటుంది, ఎందుకంటే స్ఫటిక అమరిక కారణంగా స్పటికం యొక్క అంచు భాగంలో పదార్థం యొక్క అధోకరణం జరుగుతుంది. పెద్ద పాలిమర్‌లో చిన్న పార్శ్వ స్ఫటిక పరిమాణం అధిక స్ఫటిక అంచు ఉపరితలాన్ని కలిగివుంటుంది. ఎంజైమ్ క్రియాశీల ప్రదేశాల యొక్క పరిపక్వతకు ముందు, అధోకరణ స్థాయి అందుబాటులో ఉన్న సబ్‌స్ట్రేట్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది. అందువలన అతి తక్కువ బాహ్య పార్శ్వ స్ఫటిక పరిమాణం వలన ఎక్కువ స్థాయిలో అధోకరణం జరుగుతుంది.
మొత్తం పాలిమర్‌కు సంబంధించి ఒక PCL ఫిల్మ్ యొక్క అధోకరణ రేటు సున్నా క్రమంలో ఉంటుంది, అయితే స్ఫటిక అంచు పదార్థం యొక్క సాంద్రతలకు సంబంధించి దీని అధోకరణ రేటు సున్నా క్రమంలో ఉండదు. PCL ఫిల్మ్‌ల ప్రాతినిధ్యం అధోకరణంలో పెరుగుదలకు కారణమవుతుంది, ఇక్కడ PCL గట్టిపడటం అధోకరణం రేటులో క్షీణతకు కారణమవుతుంది. బహుశా పార్శ్వ స్ఫటిక పరిమాణాల్లో వ్యతిరేక మార్పుల వలన ఈ పరిణామం ఏర్పడుతుంది.
ప్రాణంతో ఉన్న జీవుల్లో పాలిమర్‌ల యొక్క, ముఖ్యంగా పాలియెస్టర్‌ల యొక్క రసాయన మరియు ఎంజైమ్ సంబంధ అధోకరణలు రసాయన సమ్మేళనం మరియు భౌతిక లక్షణాల ఆధారంగా విశ్లేషిస్తారు. తరచుగా కోపాలిమర్ యొక్క సమ్మేళనం తక్కువ ద్రవీభవన బిందువు ఇవ్వడం అధోకరణానికి ఎక్కువగా పాత్రమై ఉండేలా చేస్తుంది. అతి కనిష్ఠ ప్యాకింగ్ క్రమం, ఉహించిన విధంగా, వేగవంతమైన అధోకరణ రేటుకు అనుగుణంగా ఉంటుంది.
UV కాంతితో కాంతి విశ్లేషణం మరియు పాలిమర్‌ల యొక్క γ-కిరణ వికిరణీకరణం ద్వారా తరచుగా విదళనం మరియు అడ్డబంధానికి దారితీసే ధాత్వంశాలు మరియు/లేదా అయాన్‌లను సృష్టించబడతాయి. అరుదుగా ఆక్సిజన్ అందుబాటులో లేకపోవడంతో కాంతి సమక్షంలోకి చేరడంతో ఆక్సీకరణ కూడా జరిగి పరిస్థితి జఠిలం అవుతుంది. సాధారణంగా ఇది పదార్థం యొక్క జీవ అధోకరణ వివశతను మారుస్తుంది. మొదట, ముక్కలైన పాలిమర్ ఎక్కువ భాగం వినియోగించబడే వరకు అధోకరణ స్థాయి పెరుగుతున్నట్లు గమనించవచ్చు, పాలిమర్ యొక్క బంధించబడిన భాగం కోసం తక్కువ స్థాయిలో అధోకరణం జరుగుతుంది. జలవిశ్లేషణం చెందగల పాలిమర్‌లపై UV వికిరణీకరణం యొక్క ప్రభావాలకు సంబంధించి జరిపిన ఒక అధ్యయనంలో ఇది నిర్ధారించబడింది. ఇదే విధంగా, పాలీఆల్కేన్స్ యొక్క ఫోటోఆక్సిడేషన్ (అనేక సందర్భాల్లో కొద్ది స్థాయిలో) జీవఅధోకరణాన్ని ప్రోత్సహిస్తుంది. కార్బోనైల్ మరియు ఈస్టర్ సమూహాలు ఏర్పడటం ఈ మార్పుకు కారణం.
కార్బోనైల్ సమూహాలు గల ఆల్కేన్‌ల యొక్క కోపాలిమర్‌లను తయారుచేసేందుకు ప్రక్రియలు అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి, ఇవి అధోకరణానికి ముందు కాంతివిశ్లేషణ విదళనానికి ఎక్కువ వీలు కల్పిస్తాయి. ఈ పద్ధతిలో ఉన్న సమస్య ఏమిటంటే పూడ్చిపెట్టిన నమూనాల్లో రెండేళ్ల కాలంలో పరిగణలోకి తీసుకోవాల్సిన అవసరం లేని స్థాయిలో అధోకరణం కనిపిస్తుంది. ముందుగా కాంతివిశ్లేషణ అమరిక ఏర్పాటు చేయనట్లయితే, ప్లాస్టిక్ వ్యర్థాలు పారవేయడం తీవ్ర సమస్యగానే ఉంటుంది, సూర్యకాంతి సమక్షంలో కూడా, బహిరంగంగా పారవేసేందుకు ఇవి యోగ్యమైన పదార్థాలు కావు.
ఊహించిన విధంగా, γ-కిరణ వికిరణీకరణం బాగా ఎక్కువగా జీవించివున్న ప్రాణిలో జరిగే పాలియెస్టర్‌ల అధోకరణాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది, ఇక్కడ అధోకరణ ద్రావణం యొక్క pH ప్రక్రియ కొనసాగేకొద్ది తగ్గిపోతుంది. మార్పు-కాల వక్రరేఖలు సిగ్నా (S వంటి) ఆకృతిని చూపిస్తాయి, దీనిలో మూడు దశలు ఉంటాయి: ప్రారంభ దశ, శీఘ్ర దశ, అంతిమ దశ. ఈ ప్రాంతాల యొక్క పొడవులు γ-కిరణ వికిరణీకరణంతో మారతాయి. వికరణం యొక్క మోతాదు పెరిగేకొద్ది ప్రారంభ దశ యొక్క కాలం తగ్గిపోతుంది. తీవ్రమైన pH మార్పులతోపాటు తన్యత విచ్ఛిన్న బలం క్షీణిస్తుంది. ఎంజైమ్ సంబంధ మరియు సూక్ష్మజీవుల సంబంధ అధోకరణం ద్వారా కూడా ఇటువంటి ప్రభావాలే కనిపిస్తాయి.
జీవఅధోకరణ ప్రక్రియలపై బణు భారం ప్రభావాలను గుర్తించేందుకు అనేక అధ్యయనాలు జరిగాయి. వీటిలో గుర్తించిన అనేక వ్యత్యాసాలకు అధోకరణం సందర్భంగా మార్పులను గుర్తించడంలో పరిమితి ఉండటం లేదా తరచుగా, వివిధ బణు భారాలు గల పాలిమర్ నమూనాల యొక్క మోర్ఫాలజీ మరియు హైడ్రోఫిలిసిటీ-హైడ్రోఫోబిసిటీల్లో వైవిధ్యాలు కారణమని సూచించారు. సూక్ష్మజీవులు ఎక్సోఎంజైమ్‌లు (లోపలివైపుకు అంత్య సమూహాల నుంచి పాలిమర్‌లను అధోకరణం చెందించేవి) మరియు ఎండోఎంజైమ్‌లు (గొలుసువ్యాప్తంగా నియమరహితంగా పాలిమర్‌లను అధోకరణం చెందించేవి) రెండింటినీ ఉత్పత్తి చేస్తాయి. ఎక్సోఎంజైమ్‌ల సమక్షంలో అధోకరణ రేటుపై ఎక్కువ స్థాయిలో బణు ప్రభావాన్ని చూపుతాయని భావించవచ్చు, ఎండోఎంజైమ్‌ల సందర్భంలో అతి తక్కువ బణు భారం ప్రభావాన్ని ఊహించవచ్చు.
బణు భారం అధికంగా ఉన్నంత వరకు ప్లాస్టిక్‌లు సూక్ష్మజీవుల దాడికి దుర్బేధ్యంగా ఉంటాయి. అనేక ప్లాస్టిక్‌లు సూక్ష్మజీవుల పెరుగుదలకు మద్దతు ఇవ్వవు. అయితే తక్కువ బణు భారం గల హైడ్రోకార్బన్‌లు మాత్రం సూక్ష్మజీవుల చేత అధోకరణం చెందుతాయి. సూక్ష్మజీవుల కణాల ద్వారా ఇవి లోపలికి చేరతాయి, కోఎంజైమ్-Aతో అనుబంధం ద్వారా క్రియాశీలమవతాయి మరియు సూక్ష్మజీవ కణం లోపల కణ మెటాబోలైట్‌లుగా మారతాయి. ఇదిలా ఉంటే, ఈ ప్రక్రియలు కణం వెలుపల పర్యావరణంలో సరిగా పని చేయవు, ప్లాస్టిక్ బణువులు కణంలోకి ప్రవేశించలేనంత పెద్ద పరిమాణంలో ఉంటాయి. స్టార్చ్ మరియు సెల్యులోజ్ వంటి సహజ బణువులతో ఈ సమస్య ఉత్పన్నం కాదు, ఎందుకంటే ఎంజైమ్ చర్యలు ద్వారా తక్కువ బణు భార భాగాల్లోకి మార్పులు సూక్ష్మజీవ కణం వెలుపల జరుగుతాయి. అయితే, కాంతి అధోకరణం లేదా రసాయన అధోకరణం సూక్ష్మజీవుల దాడి కొనసాగే స్థాయికి బణు భారాన్ని తగ్గించగలవు.
జీవసంబంధ పర్యావరణంలో, అంటే పాలిమర్‌లు ఉండే జీవసంబంధ ఆవరణల్లో, పాలమర్‌సంబంధ పదార్థాల యొక్క క్షీణతకు బాధ్యత వహించే జీవసంబంధ కారకాలు ఉంటాయి. బ్యాక్టీరియా, శిలీంధ్రాలు మరియు వాటి ఎంజైమ్‌ల వంటి జీవసంబంధ కారకాలు ఆహార వనరుగా ఒక పదార్థాన్ని వినియోగిస్తాయి, అందువలన ఆ పదార్థం యొక్క అసలు రూపం అదృశ్యమవుతుంది. తగిన తేమ, ఉష్ణోగ్రత మరియు ఆక్సిజన్ లభ్యత ఉన్న పరిస్థితుల్లో జీవఅధోకరణం బాగా వేగంగా జరుగుతుంది.
సహజ మరియు కృత్రిమ పాలిమర్‌ల యొక్క జీవఅధోకరణంలో రెండు రకాల సూక్ష్మజీవులకు ప్రాధాన్యత ఇవ్వబడుతుంది: అవి బ్యాక్టీరియా మరియు శిలీంధ్రాలు.
యుమైసెట్‌లు లేదా వాస్తవ శిలీంధ్రాల వంటి సూక్ష్మజీవులు పదార్థాల అధోకరణానికి కారణమయ్యేవిగా ప్రత్యేక ప్రాధాన్యత కలిగివున్నాయి. శిలీంధ్రాలు కేంద్రకంగల, సిద్ధబీజం-సృష్టించే, క్లోరోఫిలస్ యేతర జీవులు, ఇవి లైంగికంగా మరియు అలైంగికంగా రెండు మార్గాల్లో పునరుత్పత్తి చేయగలవు; వీటిలో ఎక్కువ జీవులు సూక్ష్మతంతు, శారీరక నిర్మాణాలు, చిటిన్ మరియు/లేదా సెల్యులోజ్ యొక్క కణ గోడలు కలిగివుంటాయి. ఇప్పటివరకు 80,000లకుపైగా శిలీంధ్రాల జాతులు గుర్తించబడ్డాయి.
శిలీంధ్రాలు అన్నిచోట్లా ఉంటాయి. పాలిమర్ సమ్మేళనాల్లో ఉన్న పోషక పదార్థాలను సరఫరా చేసేందుకు ప్రాణేతర పదార్థాలను విచ్ఛిన్నం చేసే ఎంజైమ్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తున్న కారణంగా, క్షీణత కారకాలుగా వీటికి ప్రాధాన్యత లభిస్తుంది. ఆశావహ వృద్ధి మరియు అధోకరణ కార్యకలాపానికి కొన్ని పర్యావరణ పరిస్థితులు అత్యవసరంగా ఉంటాయి. అనుకూలమైన ఆవరణ ఉష్ణోగ్రత, పోషక పదార్థాల లభ్యత మరియు అధిక ఆర్ద్రత శిలీంధ్రాల వృద్ధికి అవసరమవతాయి.
సహజ పాలిమర్‌ల రంగంలో ప్రయోగాల కోసం పరీక్షార్థక శిలీంధ్రాల సమూహం అభివృద్ధి చేయబడింది, ఈ శిలీంధ్రాలను తరువాత కృత్రిమ పాలిమర్‌లపై ప్రయోగ ప్రక్రియల్లో ఉపయోగించేందుకు ఎంపిక చేసుకున్నారు, వర్గీకరణ ప్రకారం ఇవి బాగా విజాతీయ సమూహంగా ఉన్నాయి, వాటి మధ్య ఎటువంటి గుర్తించిన వర్గీకరణ సారూప్యతలు లేవు (ఉదాహరణకు స్వరూపం ప్రకారం). వీటి పునరుత్పాదక సిద్ధబీజాలను అలైంగికగా ఉత్పత్తి చేయవచ్చు కాబట్టి ఎక్కువ శిలీంధ్రాలను ఇందుకు మొదట ఎంపిక చేసుకున్నారు, లైంగిక మూలకం కలయిక బాగా తగ్గించిన ఫలితంగా వీటి యొక్క సిద్ధబీజాలకు సంబంధించిన వైవిధ్యం ఏర్పడింది. బాగా అంగీకారయోగ్యమైన జీవులను జాతి లేదా వర్ధన సేకరణ సంఖ్య ద్వారా వర్గీకరిస్తారు.
శిలీంధ్రాలతో పోల్చినప్పుడు పాలిమర్ క్షీణతలో షిజోమైసెట్‌లు లేదా బ్యాక్టీరియా తక్కువ పాత్ర పోషించాయి. ఏక-కణ దండాలు, కోక్కీ లేదా స్పిరిల్లా రూపంలో బ్యాక్టీరియా ఉంటుంది. మిగిలిన బ్యాక్టీరియాలు గొలుసు-మాదిరిగా లేదా పొరమాదిరిగా ఉంటాయి. బ్యాక్టీరియా వాయుసహిత లేదా వాయురహిత పరిస్థితుల్లో నివసించగలదు. దీనికి విరుద్ధంగా, శిలీంధ్రాలు వాయుసహిత పరిస్థితుల్లోనే ఉంటాయి. కొన్ని బ్యాక్టీరియాలకు చలనం ఉంటుంది, ఇతరాలు ఎక్కువగా క్లోరోఫిలస్ యేతర స్థితిలో ఉంటాయి. వాటి అధోకరణ చర్య కూడా ఎక్కువగా ఎంజైమ్ ఉత్పత్తి ద్వారా జరుగుతుంది, పోషక పదార్థాలను పొందేందుకు ప్రాణేతర పదార్థాన్ని విచ్ఛిన్నం చేస్తాయి.
భూమిలో ఉండే బ్యాక్టీరియా పదార్థ అధోకరణానికి ముఖ్యమైన కారకాలుగా ఉన్నాయి. ముఖ్యంగా సెల్యులోజ్ సంబంధ మొక్క జీవితం, కలప ఉత్పత్తులు మరియు వస్త్రాలు సెల్యులైటిక్ అధోకరణానికి పాత్రమై ఉంటాయి.
ఎంజైమ్‌లు అత్యవసరంగా రసాయన ఉత్ప్రేరకాలుగా మాదిరిగానే పనిచేసే జీవసంబంధ ఉత్ప్రేరకాలుగా ఉంటాయి. క్రియాశీల శక్తిని తగ్గించడం ద్వారా అవి రసాయన చర్యలకు అనుకూలయోగ్యంకాని (ఉదాహరణకు pH 7 మరియు 30 °C వద్ద నీరు) ఒక పర్యావరణంలో చర్యా స్థాయిలను పెంచేందుకు దోహదపడతాయి. ఎంజైమ్‌ల సమక్షంలో, చర్యా రేటులో 108–1020 వరకు పెరుగుదలను తరచుగా గుర్తించవచ్చు. ఎక్కువ సంఖ్యలో ఎంజైమ్‌లు ఒక సంక్లిష్ట త్రికోణీయ నిర్మాణంతో పాలీపెప్టైడ్ గొలుసు గల ప్రోటీన్‌లుగా ఉంటాయి. ఎంజైమ్ కార్యకలాపం నిర్ధారిత నిర్మాణంతో దగ్గరి అనుబంధం కలిగివుంటుంది.
మతడలు మరియు భాగాలతో ఎంజైమ్‌ల యొక్క త్రికోణీయ నిర్మాణం లాక్షణిక ప్రాథమిక నిర్మాణాలతో ఉపరితలంపై కొన్ని ప్రదేశాలను సృష్టిస్తాయి (అంటే నిర్దిష్ట అమైనో ఆమ్ల శ్రేణులను), ఇవి ఒక క్రియాశీల ప్రదేశాన్ని ఏర్పరుస్తాయి. క్రియాశీల ప్రదేశం వద్ద ఎంజైమ్ మరియు పదార్థం మధ్య సంకర్షణ జరుగుతుంది, ఇది ఒక రసాయన చర్యకు దారితీసి ఒక నిర్దిష్ట ఉత్పత్తిని అందిస్తుంది.
ఆశావహ కార్యకలాపం కోసం కొన్ని ఎంజైమ్‌లు తప్పనిసరిగా సహకారకాలతో అనుబంధం ఏర్పరుచుకుంటాయి, ఉదాహరణకు సోడియం, పొటాషియం, మాగ్నీషియం, కాల్షియం లేదా జింక్ వంటి లోహ అయాన్‌లుగా ఉండవచ్చు. కర్బన సహకారకాలను సహఎంజైమ్‌లుగా కూడా పిలువవచ్చు, వీటి నిర్మాణంలో వైవిధ్యం కనిపిస్తుంది. కొన్ని వివిధ B-విటమ్‌లు నుంచి సేకరించబడతాయి (థియామిన్, బోయోటిన్, తదితరాల వంటి B-విటమిన్‌ల నుంచి), ఇతరాలు జీవక్రియా చక్రాల్లో ముఖ్యమైన సమ్మేళనాలుగా ఉంటాయి.
సంపూర్ణ నిర్దిష్టతలతో ఉన్న ఎంజైమ్‌లకు ఒక మార్చలేని దృఢ రూపాన్ని సూచించే కీ-అండ్-లాక్ సిద్ధాంతం ఒక యుక్తమైన నమూనాగా ఉంటుంది. ఎంజైమ్ మరియు పదార్థం మధ్య ప్రాథమిక సంబంధం గరిష్ఠ బంధానికి మంచి సాధ్యతలను అందించే క్రియాశీల ప్రదేశంలో ఒక ఆశావహ ప్రాధాన్యతను సృష్టిస్తుంది (ఎంజైమ్-పదార్థం), తరచుగా సహకారకం ఎంజైమ్ బంధాన్ని ఏర్పరిచే సమయంలో ఈ మార్పులను ప్రేరేపిస్తుంది.
అన్ని ఎంజైమ్‌లు ఒక నిర్దిష్ట పర్యావరణానికి పరిమితమై ఉంటాయి, ఈ పర్యావరణంలో వాటి కార్యకలాపం మరియు త్రికోణీయ నిర్మాణం ఒక నిర్దిష్ట ప్రయోజనం కోసం ప్రత్యేకించబడతాయి. మానవ ఎంజైమ్‌లు లేదా మానవ కణాల నుంచి వియుక్తపరచబడిన ఎంజైమ్‌లకు, 6–8 pH వద్ద, 0.15 మోలార్ అయాన్ బలం (0.9% NaCl వద్ద సాధారణ శారీరక సెలైన్ మాదిరిగా) మరియు 35–40 °C (సెంటీగ్రేడ్) ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఉన్న నీటి ద్రావణాన్ని ఈ పర్యావరణంగా పరిగణించవచ్చు. ఈ కొలత్లో అతి తక్కువ మార్పు చోటుచేసుకున్నా ఎంజైమ్ పూర్తిగా క్రియాశూన్యమవుతుంది మరియు కొన్నిసార్లు తిరిగిపొందలేని విధంగా అది నాశనం కావొచ్చు. నీరు కాకుండా ఇతర ద్రావకాలు, ముఖ్యంగా కర్బన ద్రావకాలు అనేక ఎంజైమ్‌లకు ప్రాణాంతకంగా ఉంటాయి, అయితే, మరోవైపు, తీవ్రమైన పర్యావరణాల్లోనూ క్రియాశీలంగా ఉండే ఎంజైమ్‌లు ఉన్నాయి, ఉదాహరణకు వేడి నీటి బుగ్గలు లేదా ఉప్పునీటి పర్యావరణాల్లో మనుగడ సాధించే ఎంజైమ్‌లు కూడా ఉన్నాయి.
వివిధ రకాల ఎంజైమ్‌లు వేర్వేరు పనులు చేస్తాయి, కొన్ని ఎంజైమ్‌లు పదార్థాన్ని ఒక స్వేచ్ఛా ధాత్వంశ వ్యవస్థ ద్వారా మారుస్తాయి, ఇతరాలు ప్రత్యామ్నాయ రసాయన మార్గాలను అనుసరిస్తాయి. వీటికి మంచి ఉదాహరణలు జీవసంబంధ ఆక్సీకరణ మరియు జీవసంబంధ జలవిశ్లేషణం.
అనేక ఎంజైమ్‌లు ఆక్సిజన్‌తో నేరుగా చర్య జరపగలవు, దీనికి సంప్రదాయ ఉదాహరణ సైటోక్రోమోక్సిడాస్, ఇది శ్వాససంబంధ ప్రక్రియలో క్రియాశీలంగా ఉంటుంది. వాయుసహిత జీవుల జీవక్రియలో ఆక్సిజన్ ప్రత్యేక పాత్ర కలిగివుంది. అనేక సందర్భాల్లో ఆక్సిజన్ నేరుగా పదార్థంలో కలిసి ఉంటుంది. ఎంజైమ్ హైడ్రాక్సిలేసెస్‌లు లేదా ఆక్సిజెనేసెస్‌లుగా ఉండవచ్చు.
జీవఅధోకరణ చెందగల పాలిమర్‌ల యొక్క అనువర్తనాలు ప్రధానంగా మూడు ప్రధాన రంగాల్లో కనిపిస్తాయి: అవి వైద్యం, వ్యవసాయం మరియు వినియోగదారు వస్తువుల ప్యాకేజింగ్. వీటిలో కొన్ని వాణిజ్య ఉత్పత్తులుగా కూడా అందుబాటులోకి వచ్చాయి. ప్రత్యేక ప్రవృత్తి మరియు పెద్ద యూనిట్ విలువ కారణంగా, మిగిలిన రెండు రంగాల కంటే వైద్య పరికర అనువర్తనాలు వేగంగా అభివృద్ధి చెందాయి.
ఈ కింది రంగాల్లో ప్రత్యేక అనువర్తనాల యొక్క పర్యావలోకనాన్ని ఈ విభాగం అందిస్తుంది: ఎలక్ట్రానిక్స్, ఫోటోనిక్స్, ఏరోస్పేస్, మందులు మరియు ఔషధాలు, ఆహారం మరియు వ్యవసాయం, ప్యాకేజింగ్, నిర్మాణ సాంకేతిక రంగం, తదితరాలు. ఇతర విషయాలు: రసాయన పాలిమర్ సంయోజనం కోసం మోనోమర్‌ల యొక్క జీవసాంకేతిక ఉత్పత్తి, ముడి పదార్థాల మార్పిడి, కోత, కూర్పు, వాతావరణ ప్రభావాలు, ఆరోగ్య సమస్యలు, న్యాయ, పర్యావరణ మరియు ఆర్థిక కోణాలు.
స్టార్చ్‌ను అనేక సంవత్సరాలుగా పలు ప్రయోజనాల కోసం ప్లాస్టిక్‌కు ఒక సంకలిత పదార్థంగా ఉపయోగిస్తున్నారు. నీటి ఆవిరికి ప్రవేశించగల మరియు నీరు ప్రవేశించలేని పొరలను తయారు చేసేందుకు స్టార్చ్‌ను వివిధ రెసిన్ వ్యవస్థలకు పూరకంగా జోడిస్తున్నారు. LDPEలో జీవఅధోకరణం చెందగల ఒక పూరకంగా స్టార్చ్‌ను ఉపయోగించవచ్చు. స్టార్చ్‌ను తీసివేసిన తరువాత సచ్ఛిద్రంగా మారే స్టార్చ్-నింపిన పాలీఇథైలిన్ పొరను తయారు చేయవచ్చు. ఈ సచ్ఛిద్ర పొరను సులభంగా సూక్ష్మజీవులు ముట్టడించగలవు, ఇది ఆక్సిజన్‌తో వేగంగా సంతృప్తి చెందుతుంది, తద్వారా జీవసంబంధ మరియు ఆక్సీకరణ మార్గాల్లో పాలిమర్ అధోకరణం పెరుగుతుంది.
ఐసోసైయనేట్‌లు ఎక్కువగా హైడ్రాక్సిల్ సమూహాలతో చర్యాశీలంగా ఉంటాయి కాబట్టి, వీటిని స్టార్చ్‌తో బంధం ఏర్పరచగల అనేక ప్రతిక్రియాశీల రెసిన్‌లను తయారు చేసేందుకు ఉపయోగించవచ్చు. ఐసోసైయనేట్ రెసిన్‌లకు స్టార్చ్‌ను జోడించడం గణనీయంగా వ్యయాలు తగ్గిపోవడంతోపాటు, ద్రావణి నిరోధకత మరియు సామర్థ్య లక్షణాలు మెరుగుపడతాయి. ప్రతిక్రియాశీలత స్థాయిని మెరుగుపరిచేందుకు ఆసోసైయనేట్ చర్యకు ముందు ఫ్యాటీ ఈస్టర్‌ల వంటి ధ్రువేతర సమూహాలతో స్టార్చ్ రూపాంతరణ చెందేలా చేయవచ్చు. డైఐసోసైయనేట్-రూపాంతరణ పాలియెస్టర్‌లు ఎలాస్టోమర్‌లను అందించే ప్రక్రియలో స్టార్చ్‌ను ఒక పూరకంగా మరియు బంధాన్ని ఏర్పరిచే కారకంగా ఉపయోగించే ఒక పద్ధతి అభివృద్ధి చేయబడింది.
పాలీలాక్టిక్ యాసిడ్ (PLA), సహజంగా దొరికే జీన్ మరియు పాలీ-3-హైడ్రాక్సిబ్యుటైరేట్ వంటి కొన్ని బయోపాలిమర్‌లను ప్లాస్టిక్‌లుగా ఉపయోగించవచ్చు, ఇవి పాలీస్టైరెన్ లేదా పాలీఇథైలేన్ ఆధారిత ప్లాస్టిక్‌లకు బదులుగా ఉపయోగపడతాయి. ఇప్పుడు కొన్ని ప్లాస్టిక్‌లు అధోకరణ, ఆక్సీ-అధోకరణ లేదా UV-అధోకరణ చెందగల పదార్థాలుగా సూచించబడుతున్నాయి. అంటే ఇవి కాంతి లేదా గాలి సమక్షంలో విచ్ఛిన్నమవతాయి, అయితే ఈ ప్లాస్టిక్‌లు ఇప్పటికీ ప్రధానంగా (దాదాపుగా 98 శాతం) చమురు-ఆధారితంగా ఉన్నాయి మరియు ప్యాకేజింగ్ మరియు ప్యాకేజింగ్ వేస్ట్ (94/62/EC)కు సంబంధించిన యూరోపియన్ యూనియన్ ఆదేశం పరిధిలో ప్రస్తుతం ఇవి జీవఅధోకరణ చెందగల ప్లాస్టిక్‌లుగా పరిగణించబడటం లేదు. అయితే బయోపాలిమర్‌లు విచ్ఛిన్నమవతాయి మరియు వీటిలో కొన్ని ఇంటిలో కంపోస్టింగ్‌కు అనుకూలంగా ఉన్నాయి.
బయోపాలిమర్‌ల నుంచి అనేక రకాల ప్యాకేజింగ్ చేయవచ్చు: ఆహార పాత్రలు, పెళుసైన వస్తువుల రవాణాకు ఉపయోగించే స్టార్చ్ గుళికలు, చుట్టేందుకు ఉపయోగించే పలచని పొరలు వంటి వాటికి వీటిని ఉపయోగిస్తున్నారు. ప్యాకేజింగ్‌కు ఉపయోగించే పాలిమర్‌ల భౌతిక ధర్మాలు రసాయన నిర్మాణం, బణు భారం, స్ఫటిక సామర్థ్యం మరియు ఉపయోగించిన పాలిమర్ యొక్క సంవిధాన పరిస్థితుల ద్వారా ఎక్కువగా ప్రభావితమవతాయి. ప్యాకేజింగ్‌లో అవసరమైన భౌతిక ధర్మాలు ప్యాక్ చేసే వస్తువుపై కూడా ఆధారపడి ఉంటాయి, అంతేకాకుండా ప్యాక్ చేసిన వస్తువును భద్రపరిచే పర్యావరణంపై కూడా ఇవి ఆధారపడి ఉంటాయి. కొంత సమయంపాటు శీతల పరిస్థితిలో ఉంచాల్సిన వస్తువులకు ప్రత్యేక ప్యాకేజింగ్ అవసరమవుతుంది. పాడైపోని వస్తువుల కంటే ఆహార పదార్థాలకు కఠినమైన ప్యాకేజింగ్ అవసరాలు ఉంటాయి.
పాలిమర్‌లను కలపడం జీవఅధోకరణం చెందే ప్యాకేజింగ్‌ను అభివృద్ధి చేయడంలో సవాలుగా చెప్పవచ్చు, కృత్రిమ పొరలు మాదిరిగానే ఒక పొరలు ఉన్న ఫిల్మ్‌గా లేదా ఒక పొర మిశ్రమంగా కచ్చితంగా జీవఅధోకరణం చెందే విధంగా ఈ పాలిమర్‌లు ఉంటాయి. ఆహార అనువర్తనాలకు, ఉదాహరణకు, ఆహార పదార్థాలను పుల్లులాన్‌తో పూత పూయడం సాధ్యపడవచ్చు, వీటికి అతి తక్కువ ఆక్సిజన్ పారగమ్యత ఉంటుంది మరియు వీటిని తినవచ్చు, బాహ్య ప్యాకేజింగ్‌గా PHBVని ఉపయోగించవచ్చు, దీనికి మంచి వశ్యత మరియు తేమ నిరోధకత ఉంటుంది. పుల్లులాన్ మరియు PHBVలతో ఒక పొర మిశ్రమాన్ని కూడా తయారు చేయవచ్చు, ఈ రెండు పాలిమర్‌లను సంవిధానం సందర్భంగా తగిన తేమ ఉండే పరిస్థితుల్లో కరిగించి మిశ్రమంగా మార్చవచ్చు. PHBVకి పుల్లులాన్‌ను జోడించడం ఆక్సిజన్ పారగమ్యతను తగ్గిస్తుంది మరియు మిశ్రమం యొక్క జీవఅధోకరణాన్ని పెంచుతుంది, నీటిలో కరిగి గుణం కారణంగా పుల్లులాన్ వేగంగా తొలగిపోవడంతో PHBV యొక్క ఉపరితల పరిమాణం పెరగడం వలన ఇందుకు వీలు ఏర్పడుతుంది.
అనేక పాలీశాచరైడ్-ఆధారిత బయోపాలిమర్‌లను ఒక సాధ్యనీయ పూత పదార్థాలుగా లేదా ప్యాకేజింగ్ ఫిల్మ్‌లుగా ఉపయోగిస్తున్నారు. ఈ బయోపాలిమర్‌లకు ఉదాహరణలు స్టార్చ్, పుల్లులాన్ మరియు చిటోశాన్. కృత్రిమ పాలిమర్ పొరల యొక్క అధోకరణాన్ని ఒక పూరకంగా స్టార్చ్‌ను చేర్చడం ద్వారా వేగవంతం చేయవచ్చు. సంప్రదాయ పద్ధతులను ఉపయోగించి 10% వరకు మొక్కజొన్న స్టార్చ్‌తో LDPE మిశ్రమాలు తయారు చేస్తారు, దీనిని పచారీకొట్టు సామాన్లు లేదా చెత్త కోసం సంచుల తయారీకి ఉపయోగిస్తారు.
పుల్లాలన్ ప్రధానంగా α-1,6 బంధాలతో కలపబడిన మాల్టోట్రైస్ భాగాలు కలిగివుంటుంది. ఒక బాహ్య కణ ద్వితీయ మెటాబోలైట్‌గా అనేక శిలీంధ్రాలతో ఇది ఉత్పత్తి అవుతుంది. జపాన్‌లో పుల్లులాన్‌ను ఒక ఆహార వనరుగా వ్యాపార ప్రయోజనాలు కలిగివుంది, సహజ మూలం మరియు ఆహార పూతలుగా ఆమోదం పొందటం చేత దీనిని ఆహార వనరుగా ఉపయోగించడం జరుగుతుంది. ఇది నీటిలో-కరిగే పాలిమర్, దీనితో పారదర్శకమైన, తినదగిన పొరలను తయారు చేస్తారు, ఇవి తక్కువ ఆక్సిజన్ పారగమ్యతను ప్రదర్శిస్తాయి. ఒక లోహ పలక రోలర్‌పై 1–20% పుల్లులాన్ జల ద్రావణంతో పోత ద్వారా పొరలను ఉత్పత్తి చేయవచ్చు. స్టార్చ్ మాదిరిగానే పుల్లులాన్‌నుకూడా వేడి మరియు పీడనంతో మలచవచ్చు, ప్లాస్టిసైజర్‌గా తగిన నీరు ఉన్నట్లయితే ఇది సాధ్యపడుతుంది.
లాక్టిక్ యాసిడ్ మోనోమర్ యొక్క ఒక రసాయన సంక్షేపణ చర్య ద్వారా పాలీలాక్టిక్ యాసిడ్ (PLLA) తయారవుతుంది, దీనికి 45–70 MPa తన్యత బలం మరియు 85–105% దీర్ఘీకరణ ఉంటుంది. బంగాళాదుంప స్టార్చ్ నుంచి 100 గంటలకు బదులుగా 10 గంటల్లోనే గ్లూకోజ్‌ను తయారు చేసే ఒక ప్రక్రియకు ఆర్గోన్ నేషనల్ లాబోరేటరీ మేధోసంపత్తి హక్కులు కలిగివుంది. గ్లూకోజ్ తరువాత లాక్టిక్ యాసిడ్‌గా పులియబెట్టి శుద్ధి చేస్తారు. లాక్టిక్ యాసిడ్‌ను బంగాళాదుంప వ్యర్థాల నుంచి తయారు చేసేందుకు అయ్యే ఖర్చు PLLAను మరియు జీవఅధోకరణం చెందే ప్యాకేజింగ్ పదార్థాలను సమంజసమైన ధర వద్ద ఉత్పత్తి చేసేందుకు అయ్యే ఖర్చు కంటే తక్కువగా ఉంటుందని ఇదే ప్రయోగశాల అంచనా వేసింది. పచారీకొట్టు మరియు చెత్త సంచులు, డైపర్‌లు, ఆరు-ప్యాక్‌ల రింగ్‌లు మరియు వేగవంతమైన ఆహార పాత్రలు తయారు చేసేందుకు కూడా PLLA-ఆధారిత ప్యాకేజింగ్ పరిగణలో ఉంది.
చిన్న వ్యవసాయ విత్తనాలు విత్తే పాత్రల కోసం పాలీకాప్రోలాక్టోన్‌ను ఉపయోగించడం ద్వారా అధోకరణ చెందే ప్లాస్టిక్‌లు కొద్దిస్థాయిలో సముచిత స్థానం కలిగివున్నాయి. అధోకరణ చెందే ప్లాస్టిక్‌లను ఈ అనువర్తనంలో అతికొద్ది పరిమాణంలోనే ఉపయోగిస్తున్నప్పటికీ, ఒక ఆమోదయోగ్యమైన కాలంలో జీవఅధోకరణం చెందే పదార్థంగా పాలిమర్‌ను ఉపయోగించే అతికొద్ది అనువర్తనాల్లో ఇది కూడా ఒకటి కావడంతో ఇక్కడ దీని ప్రస్తావన తీసుకురాబడింది. ఈ పాలీకాప్రోలాక్టోన్ ఆధారిత విత్తన పాత్రలను విత్తనాలు నాటే స్వయంచాలక యంత్రంలో ఉపయోగిస్తున్నారు. భూమిలో ఆరు నెలల్లోనే, పాలీకాప్రోలాక్టేన్ గణనీయమైన స్థాయిలో జీవఅధోకరణం చెందుతుంది, దీని వలన 48% బరువు కోల్పోతుంది, ఏడాదిలో 95% బరువు నష్టం జరుగుతుంది.
రక్తనాళ మరియు ఎముక సంబంధ శస్త్రచికిత్సలో శరీరంలోపల ప్రవేశపెట్టే భాగాలుగా జీవఅధోకరణ చెందే ప్లాస్టిక్‌లు అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి, అంతేకాకుండా శరీరంలో మందుల నియంత్రిత దీర్ఘ-కాల విడుదలకు శరీరంలోపల ప్రవేశపెట్టేందుకు అనువైన అచ్చులుగా (మాట్రిస్‌లు), శరీరంలో కలిసిపోయే శస్త్రసంబంధ సూదనాలకు మరియు కంటిలో ఉపయోగానికి అనుకూలంగా వీటిని అభివృద్ధి చేయడం జరిగింది. ఇటీవల జీవపదార్థం (బయోమెటీరియల్) అనే పదాన్ని ఒక జీవసంబంధ వ్యవస్థతో సంకర్షణ జరిపేందుకు ఉద్దేశించిన వైద్య పరికర అనువర్తనాల్లో ఉపయోగించే ఒక జీవించలేని పదార్థంగా నిర్వచిస్తున్నారు. జీవఅనుగుణ్యతను కూడా నిర్వచించడం ముఖ్యమైన అంశం, విదేశీ పదార్థాలతో కణజాలం ఏ విధంగా స్పందిస్తుందో ఇది తెలియజేస్తుంది. ఒక ప్రత్యేక అనువర్తనంలో ఒక సమంజసనీయమైన అతిథేయి స్పందనతో పనిచేసే ఒక పదార్థం యొక్క సామర్థ్యాన్ని జీవఅనుగుణ్యత అంటారు. జీవపదార్థాలు సాధారణంగా ఈ కింది ప్రయోజనాల కోసం ఉపయోగిస్తారు:
(a) రోగగ్రస్తమైన లేదా పనిచేయని కణజాలం స్థానంలో ప్రవేశపెట్టేందుకు, కీళ్లకు ప్రత్యామ్నాయాలుగా, కృత్రిమ గుండె కవాటాలకు మరియు రక్తనాళాలుగా, దంత పునర్నిర్మాణం మరియు కంటి అద్దాలు తయారుచేసేందుకు వీటిని ఉపయోగిస్తున్నారు;
(b) ఇవి కణజాలానికి మరమత్తు చేసేందుకు సాయపడతాయి, సాధారణ సూదనంతోపాటు, ఎముక పగులు పలకలుగా, స్నాయువు మరియు స్నాయువు మరమత్తు పరికరాల్లో వీటిని ఉపయోగిస్తున్నారు;
(c) ప్రధాన అవయవాల పని మొత్తం లేదా ఒక భాగం పని చేసేందుకు ప్రత్యామ్నాయంగా దీనిని ఉపయోగిస్తారు, హీమోడయాలసిస్ (ముత్రపిండాల పని చేసేందుకు ప్రత్యామ్నాయంగా), ఆక్సిజనేషన్ (ఊపిరితిత్తులు), ఎడమ జఠరిక లేదా మొత్తం గుండె సహాయానికి (గుండె), ఒక అవయవానికి ద్రవాన్ని పంపడానికి (కాలేయం) మరియు ఇన్సులిన్ సరఫరా (పాన్‌క్రీస్)కు ఇవి ఉపయోగించబడుతున్నాయి;
(d) శరీరానికి మందులు సరఫరా చేసేందుకు, లక్షిత ప్రదేశాలకు (ఉదాహరణకు నేరుగా ఒక కణితికి) లేదా నిరంతర సరఫరా స్థాయిలకు (ఇన్సులిన్, పిలోకార్పిన్, కార్టాసెప్టివ్‌లు) వీటిని ఉపయోగిస్తారు.
పాలిమెర్ సంబంధ పదార్థాల ఉపయోగానికి ఒక కొత్త కోణం ఔషధ సరఫరా పరికరాలు, వ్యవస్థలో జీవఅధోకరణం యొక్క వ్యవస్థాపనతో ఇది ముడిపడివుంది. అధోకరణం చెందగల అనేక పాలిమర్‌లు దీనికి ఉపయోగకరంగా ఉంటాయి, వీటికి అనేక రకాల కృత్రిమ మరియు సహజ పదార్థాలను ఉపయోగిస్తున్నారు. వైద్యరంగంలో అధోకరణం చెందే పాలిమర్‌లను ఉద్దేశపూర్వకంగా ఉపయోగించడానికి ఔషధ సరఫరా వ్యవస్థల్లో కొత్త ఆవిష్కరణలతో ప్రాముఖ్యత లభించింది. ఊదాహరణకు టాబ్లెట్ లేదా ఇంజెక్షన్ వంటి ఔషధ సరఫరా యొక్క సంప్రదాయ పద్ధతుల పరిమితులు బాగా తెలిసినవే. ఒక మోతాదు ఇచ్చినప్పుడు, ప్లాస్మా స్థాయిలు పెరుగుతాయి, అయితే ఔషధం జీర్ణమయ్యే కొద్ది ఈ స్థాయి వేగంగా క్షీణిస్తుంది, తరువాత కాసేపటికే చికిత్సకు అనుకూలమైన స్థాయి కంటే తక్కువ స్థాయికి ప్లాస్మా పడిపోతుంది. తరువాతి మోతాదు మళ్లీ ప్లాస్మా స్థాయిని పైకి తీసుకెళుతుంది, ఒక చక్రీయ క్రమం ఏర్పాటవుతుంది, ఔషధ ప్లాస్మా స్థాయిలు ఎక్కువగా ఆశావహ పరిధికి బయట ఉండే అవకాశం ఉంది. అంతేకాకుండా, ఔషధం సాధారణంగా శరీరమంతటా వ్యాపిస్తుంది, అవసరమైన ప్రదేశాన్ని లక్ష్యంగా చేసుకొని ఔషధం పనిచేయలేదు.
ఈ సమస్యలకు అనేక సాధ్యనీయ పరిష్కారాల్లో ఒకటి నియంత్రిత ఔషధ సరఫరా వ్యవస్థలు ఉపయోగించడం, ఈ వ్యవస్థల నుంచి ఔషధం స్థిరంగా విడుదలవుతుంది, అంతేకాకుండా ముందుగా గుర్తించిన స్థాయిలో, ఒక నిర్దిష్ట ప్రదేశాన్ని లక్ష్యంగా చేసుకొని ఔషధం పని చేసేందుకు వీలు ఏర్పుడుతుంది. ఒక అత్యంత ప్రధాన పద్ధతిలో ఔషధాన్ని ఒక పాలిమర్ పొరలో లేదా ఒక పాలిమర్ మాత్రికలో ఉంచుతారు, దీనిలో శరీరంలోకి వాటిని ప్రవేశపెట్టిన తరువాత ఔషధం కణజాలాల్లోకి విడుదలవుతుంది. కొన్ని సందర్భాల్లో, పాలిమర్ యొక్క క్షయం లేదా కరగడం సంవిధానం విడుదలకు కారణమవుతుంది. పాలీ (లాక్టిక్ యాసిడ్) మరియు పాలీ (ఆర్థో ఈస్టర్)ల వంటి అధోకరణ చెందే పాలిమర్‌లను ఔషధ సరఫరా వ్యవస్థల్లో ఉపయోగిస్తారు.
కొన్ని కరిగిపోయే పాలిమర్‌లను కూడా లక్షిత ఔషధాల వాహకాలుగా ఉపయోగించవచ్చు. పక్కనున్న సమూహాల ద్వారా అనుబంధించబడిన ఒక సమూహం వైవిధ్యభరిత పాలిమర్‌లను ఉపయోగిస్తున్నట్లు తెలియజేసినట్లయితే, ఆధారంతో వాటిని అనుబంధించిన బంధాల విదళనం తరువాత కొన్ని ఔషధాలు విడుదలవతాయి. లక్షిత లేదా ఎంపిక ప్రయోజనాలను బంధాలను ఉపయోగించడం ద్వారా ఇక్కడ పొందవచ్చు, కొన్ని నిర్దిష్ట పరిస్థితుల్లో మాత్రమే ఈ బంధాలు విడిపోతాయి, ఉదాహరణకు కాలేయ ఎంజైమ్‌ల ద్వారా, బంధాలు విడిపోవడం ఎంపిక చేసిన చర్యా ప్రదేశం వద్ద మాత్రమే ఔషధం విడుదలకు వీలు కల్పిస్తుంది.
ప్లాస్టిసైజ్ చేసిన, జీవఅధోకరణం చెందే పాలిమర్ పదార్థం యొక్క నమూనా ఔషధ-సరఫరా వ్యవస్థగా ఉపయోగించడానికి అనుకూలంగా ఉంటుంది. 1,2-ప్రొపైలీన్ గ్లైకోల్ మరియు గ్లైసెరోల్‌తో పాలీ (-లాక్టిక్ యాసిడ్) ఓలిగోమర్ ప్లాస్టిసైజ్ చేయబడుతుంది. తరువాతి ప్లాస్టిసైజర్ పేలవమైన అనుగుణ్యత ప్రదర్శిస్తుంది, ఇక్కడ అధిక సాంధ్రతల వరకు పాలిమర్‌తో 1,2-ప్రొపైలీన్ గ్లైకోల్ అనుగుణ్యత కలిగివుంటుంది. తయారు చేసిన మిశ్రమాలు గణనీయమైన సంవిధాన ఉష్ణోగ్రతల క్షీణతను ప్రదర్శించాయి, విడుదల మొదటి దశల్లో సాలిసైలిక్ యాసిడ్ యొక్క విడుదలను పెంచాయి. అందువలన సులభమైన మరియు సురక్షిత సంవిధానానికి అనుమతించే వ్యవస్థలను ఉత్పత్తి చేయడం విఫలయత్నంగా కనిపించింది, విడుదల పూర్తయిన తరువాత శస్త్రచికిత్స ద్వారా ప్రవేశపెట్టిన పరికరాల తిరిగి తీయాల్సిన అవసరం లేకుండా వీటిని శరీర కుహరంలోకి ప్రవేశపెట్టవచ్చు. అంతేకాకుండా, బయటకు వచ్చిన ఔషధ మోతాదులు చికిత్స ప్రారంభంలో అవసరమవతాయి, ఇటువంటి కేసుల్లో మందుల సరఫరా యొక్క భేదాత్మక స్థాయిలు లోతైన ప్రయోజనం కలిగివుండవచ్చు.
కణజాల నష్టం వలన నిర్మాణ సమగ్రత దెబ్బతింటుంది, ఉదాహరణకు మృదు కణజాలం లోతుగా తెగినప్పుడు లేదా ఎముకకు పగులు ఏర్పడినప్పుడు వాటికి తమంతటతాముగా నయమయ్యే సామర్థ్యం ఉండవచ్చు లేదా లేకపోవచ్చు. కణజాలాన్ని కలిపివుంచే ఒక పదార్థం లేదా పరికరం శరీరంలోకి ప్రవేశపెట్టినప్పుడు అది చికిత్స ప్రక్రియకు ఉపయోగపడుతుంది. లోతైన మరియు తీవ్రమైన గాయాలు రెండింటికీ పొరలు ఉపయోగించడాన్ని సంప్రదాయ ఉదాహరణగా చెప్పవచ్చు. చికిత్స పూర్తయిన తరువాత, పొర చర్విత చర్వణం చెందుతుంది మరియు నయమవుతున్న కణజాలంపై అవాంఛనీయ నిరోధాన్ని కలగజేయవచ్చు. ఇటువంటి ప్రదేశం నుంచి శారీరకంగా లేదా అధోకరణం ద్వారా పదార్థాన్ని తొలగించాల్సిన అవసరం ఉంటుంది.
కృత్రిమ శోషణీయ పొరలను 1960వ దశకంలో అభివృద్ధి చేశారు, కణజాలాల్లో వీటి యొక్క మెరుగైన జీవఅనుగుణ్యత కారణంగా, వీటిని ప్రస్తుతం సాధారణ శస్త్రచికిత్స వంటి ట్రాచెయోబ్రోంచియల్ శస్త్రచికిత్సల్లో విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తున్నారు. ఇవి బహుపొరల-రకానికి చెందిన పొరలు, వీటికి మంచి నిర్వహణసామర్థ్యం ఉంటుంది. పాలీగ్లైకోలైడ్ (PGA), పాలీ- -లాక్టైడ్ (PLA) మరియు వాటి సహపాలిమర్‌లు మరియు పాలీగ్లాక్టిన్ ఎక్కువగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి, ఇప్పుడు ఇవి మార్కెట్‌లో అందుబాటులో ఉన్నాయి. ఇదిలా ఉంటే, మృదువుగా లేని ఉపరితలాలు ఉండే చేనేత పొరలు నిరంతర స్తరీకరణకు ఉపయోగించేందుకు పనికిరావు. మోనోఫిలమెంట్ పొరలు మృదువైన ఉపరితలాలు కలిగివుంటాయి, నిరంతర స్తరీకరణకు అనువుగా ఉంటాయి. PGA లేదా PLA వంటి ఏకస్తర పొర బాగా దృఢంగా ఉంటుంది మరియు దీనికి వశ్యనీయత ఉండదు. మరింత వశ్యత గల పాలీడైయాక్సనోన్‌లు మరియు పాలీగ్లైకోనేట్‌లను పొరలుగా ఉపయోగిస్తున్నారు, వీటికి తక్కువ బెండింగ్ మాడ్యులస్ ఉంటుంది. అంతేకాకుండా, -లాక్టైడ్ మరియు ε-కాప్రోలాక్టోన్-పాలీ (CL-LA) యొక్క సహపాలిమర్‌లు జీవఅధోకరణం చెందే స్థితిస్థాపక పదార్థాలు, వాటి వైద్యపరమైన అనువర్తనాలపై అధ్యయనాలు జరుగుతున్నాయి.
ఎముకను ఏ విధంగా కదల్చకుండా నయం చేసేందుకు పగులు చికిత్సలో లోహ స్థిరీకరణను ఉపయోగించడం ఒక విజయవంతమైన ప్రక్రియ అయినప్పటికీ, వల్కిక ఎముక మరియు ఉక్కులకు బాగా వైవిధ్యభరితమైన యాంత్రిక ధర్మాలు ఉంటాయి. ఎముక యొక్క స్థితిస్థాపక స్థిరాంకం శరీరంలో ప్రవేశపెట్టిన ఉక్కు స్థితిస్థాపకతలో 1/10 మాత్రమే ఉంటుంది, ఇదిలా ఉంటే తన్యత బలం 10 రెట్లు తక్కువగా ఉంటుంది. అందువలన, లోహ భాగాలను శరీరం నుంచి తొలగించడంతో ఎముక బలహీనపడి, తిరిగి పగులు సంభవించే అవకాశం ఉంది. జీవఅధోకరణ చెందే కృత్రిమ భాగాలు ఎముక చికిత్సలో ప్రభావవంతమైన ప్రక్రియల అవసరాలు తీరుస్తాయి, ఇవి పదార్థం యొక్క బరువు-నిలుపుదలను తగ్గిస్తాయి. కొన్ని నెలల తరువాత, పదార్థం పూర్తిగా అదృశ్యమవుతుంది, అందువలన రెండో శస్త్రచికిత్స అవసరం ఉండదు. PGA, PLA, పాలీడయాక్సనోన్ మరియు PHD ఇటువంటి చికిత్సల్లో సమర్థవంతమైన పాత్ర పోషిస్తున్నాయి. వైద్యపరమైన అనువర్తనాల్లో, స్నాయువు వృద్ధి కోసం పాలీడైయాక్సనోన్‌ను సిఫార్సు చేస్తున్నారు, స్నాయువు పొరను రక్షించేందుకు, ఒక రకమైన అంతర్గత బద్దీ పొరగా మరియు శస్త్రచికిత్స తరువాత బాహ్య వస్తువుల యొక్క ప్రారంభ కదలికకు వీలు కల్పించే ఒకరకమైన అంతర్గత బద్దీగా దీనిని ఉపయోగిస్తున్నారు.
జీవఅధోకరణం చెందే పాలిమర్‌లు అనేక ఇతర అనువర్తనాలకు కూడా ఉపయోగకరంగా ఉన్నాయి. మ్యారో స్పేసర్ అనేది సారూప్య ఎముక పదార్థాన్ని రక్షించడంలో సాయపడుతుంది. ఎముక మజ్జను మూసివేసేందుకు ఉపయోగించే ప్లగ్‌ను ఎండోప్రోస్థెటిక్ జాయింట్ రీప్లేస్‌మెంట్‌కు ఉపయోగిస్తారు. పెద్దస్థాయి ఎముక లోపాలను పూరించేందుకు ఎటువంటి యాంత్రిక భారాలు లేకుండా ఫైబర్‌లను ఉపయోగిస్తున్నారు.
అతి చిన్న వ్యాసంగల రక్తనాళ ప్రత్యామ్నాయ స్థాపన పరికరాలను అభివృద్ధి చేసేందుకు అనేక అధ్యయనాలు జరుగుతున్నాయి. ఒక బృందం అతిచిన్న వ్యాసం గల రక్తనాల ప్రత్యామ్నాయ స్థాపన పరికరాన్ని రూపొందించింది, పెరిగే అనస్తోమోటిక్ నియోఇంటిమాలోకి శోషించబడే మాతృకలు దీనిలో ఉంటాయి. జెలటిన్-హెపారిన్ సమ్మేళనాన్ని తగిన విధంగా బంధం ఏర్పరిచినప్పుడు ఇది ఒక తాత్కాలిక యాంటీథ్రోంబోజెనిక్ ఉపరితలంగా మరియు అనస్తోమోటిక్ నియోఇంటిమాకు ఒక మంచి ఉపనిర్మాణంగా ఏకకాలంలో పనిచేయగలదు.
శస్త్రచికిత్స తరువాత అప్పుడప్పుడు కణజాల సంసంజకం తీవ్రమైన సమస్యలకు కారణమవుతుంది. కణజాల సంసంజకాన్ని నిరోధించే పదార్థాలు వశ్యనీయంగా మరియు చికిత్స చేసిన మృదు కణజాలాలకు దృఢమైన రక్షణ అందించేంత గట్టిదనంతో ఉండాలి, అంతేకాకుండా గాయపడిన కణజాలం పూర్తిగా పునఃసృష్టించబడిన తరువాత ఇవి జీవఅధోకరణం చెందేవిగా మరియు పునశ్శోషణకు వీలుగా ఉండాలి. కొత్తగా రూపొందించిన కణజాల సంసంజక నిరోధక పదార్థం కోసం ఫోటోక్యూరబుల్ ముకోపాలీశాచరైడ్‌లను ఒక బృందం అభివృద్ధి చేసింది, ఉపరితల లక్షణాలకు ప్రభావితం కాకుండా ఉండటం, జీవఅనుగుణ్యత మరియు గాయం మానే కొద్ది జీవఅధోకరణం మరియు విషతుల్యం కాకపోవడం వంటి అనేక అవసరాలను ఇవి తీర్చాయి.
ముకోపాలీశాచరైడ్‌లు (హైఅలురోనిక్ యాసిడ్ మరియు చోన్‌డ్రోనిటిన్ సల్ఫేట్) పాక్షికంగా కాంతిప్రతిక్రియాశీల సమూహాలతో పనిచేస్తాయి, అంటే వీటికి సిన్నామేట్ లేదా థైమిన్ అవసరం, కాంతిక్రియాశీల సమూహాల యొక్క బణు అంతర ఫోటోడిమెరైజేషన్ ద్వారా నీటిలో-కరగని జెల్‌లను ఉత్పత్తి చేసేందుకు ఇవి UV వికిరణంపై ఆధారపడతాయి. నీటిని అధికంగా వెల్లగక్కే సామర్థ్యం మరియు అధిక వశ్యత మరియు తక్కువ ప్రతిక్షేపణ స్థాయిలు గల కాంతితో నయం చేసే పొరలు కణజాల సంసంజకాన్ని నిరోధిస్తాయి మరియు విస్తృతమైన జీవఅధోకరణానికి వీలు కల్పిస్తాయి. కొత్తగా రూపొందించిన ఈ ముకోపాలీశాచరైడ్ జెల్‌లు జీవక్రియాశీల విధానంలో గాయపడిన కణజాలానికి మరమత్తు చేసేందుకు సహాయపడవచ్చని భావిస్తున్నారు.
కాలిన గాయాలు నయం చేసేందుకు, చర్మ ప్రతిక్షేపణానికి లేదా గాయానికి కట్టుకట్టడం కోసం ఉపయోగించే జీవఅధోకరణ చెందే పాలిమర్ సంబంధ పదార్థాలను ఇటీవల అభివృద్ధి చేశారు. ఇప్పటివరకు, మార్కెట్‌లో అందుబాటులో ఉన్న ఎక్కువ భాగం కృత్రిమ చర్మాలు జీవఅధోకరణం చెందే పాలిమర్‌లను ఉపయోగిస్తున్నాయి, వీటికి కొల్లాజెన్, చిటిన్ మరియు పాలీ- -ల్యూసిన్ వంటివాటిని ఈ అనువర్తనాల్లో ఉపయోగిస్తున్నారు, ఇవన్నీ ఎంజైమ్‌ల ద్వారా అధోకరణం చెందే పాలిమర్‌లు.
ఒక బృందం కృత్రిమ చర్మం కోసం కొత్త రకం జీవపదార్థాన్ని అభివృద్ధి చేసింది, ఇది స్పాంజ్ రూపంలో ఉంటుంది, ఫైబర్‌సంబంధ కొల్లాజెన్ (F-కొల్లాజెన్)ను జెలటిన్‌తో కలిపి దీనిని తయారు చేశారు. ఈ స్పాంజ్ శారీరకంగా మరియు జీవక్రియాపరంగా బంధాలు ద్వారా స్థిరీకరించబడుతుంది. అనేక రకాల కొల్లాజెన్-ఆధారిత కృత్రిమ చర్మాలు అభివృద్ధి చేయబడినప్పటికీ, స్థానిక కొల్లాజెన్ యొక్క కొన్ని అవాంఛనీయ ఫలితాలు గుర్తించారు, ఫైబ్రోబ్లాస్ట్‌లలో కడ్డీమాదిరి ఆకారాలు ప్రవేశపెట్టడం మరియు ఫైబ్రోబ్లాస్ట్‌లలో కొల్లాజెన్ జన్యువుల వ్యక్తీకరణను విస్తరించడం వంటి గుణాలు ఇందుకు ఉదాహరణ. జెలటిన్‌తో కలిపిన F-కొల్లాజెన్ ఈ సమస్యలను అధిగమించగలదు.
ఔషధ సరఫరా సామర్థ్యంతో ఒక జీవకృత్రిమ గాయ కట్టును ఇతరులు అభివృద్ధి చేశారు. ఈ ఔషధాలు గల గాయం కట్టు చిటోశాన్-నుంచి సేకరించే కొల్లాజెన్ యొక్క ఒక స్పాంజీ మిశ్రమ పొర, దీనిపై జెంటామైసిన్ సల్ఫేట్ పూరించిన పాలీయురేథేన్ పొర ఉంటుంది. కృత్రిమ పర్యావరణ పరిణామం నుంచి ఈ గాయ కట్టుకు బ్యాక్టీరియా వృద్ధిని నిరోధించే మరియు కణ నష్టాన్ని తగ్గించే సామర్థ్యం ఉన్నట్లు నిరూపించబడింది. ఈ గాయ కట్టును 80 వైద్యచికిత్స కేసుల్లో పరీక్షించారు, బాహ్య ద్వితీయ-స్థాయి కాలిన గాయాలు, లోతైన ద్వితీయ-స్థాయి కాలినగాయాలు, దాత ప్రదేశాలు మరియు ఒరిపిడి పుండ్లకు దీనిని ఉపయోగించడంతో అద్భుతమైన ఫలితాలు సాధించారు.
సంకర కృత్రిమ చర్మాల అభివృద్ధి కూడా జీవవైద్య సాంకేతిక శాస్త్రంలో మరో ముఖ్యమైన లక్ష్యంగా ఉంది. ఇక్కడ కృత్రిమ పాలిమర్‌లు మరియు కణ వర్ధనాలు రెండింటినీ ఉపయోగించి ఒక కృత్రిమ-జీవసంబంధ సమ్మేళనాన్ని తయారు చేస్తారు. ఈ సందర్భంలో, ఒక జీవఅధోకరణం చెందే పాలిమర్ అవసరం కావొచ్చు, ఇది శరీరంలోపల కణాలు పెరిగేందుకు మరియు కణజాల వర్ధనాలకు నమూనాగా ఉపయోగపడుతుంది.
హరితగృహ వరణాలు, ధూపనం మరియు కప్పడం కోసం 1930 మరియు 1940వ దశకాల్లో ప్లాస్టిక్ పొరలకు అందుబాటులోకి వచ్చినప్పటి నుంచి, పాలిమర్‌ల యొక్క వ్యవసాయ అనువర్తనాలు గణనీయంగా వృద్ధి చెందాయి. పాలిమర్‌ల యొక్క అన్ని ప్రధాన తరగతులు, అంటే, ప్లాస్టిక్‌లు, పూతలు, ఎలాస్టోమర్‌లు, ఫైబర్‌లు మరియు నీటిలో-కరిగే పాలిమర్‌లను ప్రస్తుతం క్రిమి సంహారకాలు మరియు పోషకాల నియంత్రిత విడుదలకు మరియు మట్టిని అనుకూలపరచడానికి, విత్తన పూతలకు, జెల్ ప్లాంటింగ్‌కు మరియు మొక్క రక్షణకు ఉపయోగిస్తున్నారు. ఇదిలా ఉంటే, అధోకరణ చెందగల ప్లాస్టిక్‌లను వ్యవసాయ రక్షణ పూతలు మరియు వ్యవసాయం మొక్కల పాత్రలకు కూడా ఉపయోగిస్తున్నారు. కంపోస్టింగ్‌లో మాదిరిగా అంత్య జీవఅధోకరణ సామర్థ్యం కూడా వ్యవసాయ అనువర్తనాల్లో ఉపయోగించబడుతుంది, ఎందుకంటే ఇది అధోకరణ చెందే ప్లాస్టిక్‌లు ఇతర జీవఅధోకరణ చెందే పదార్థాలతో కలిసేందుకు వీలు కల్పించడంతోపాటు, మట్టి సారాన్ని మెరుగుపరిచేందుకు ఉపయోగకరంగా ఉండే పదార్థాలను సృష్టిస్తుంది.
రక్షణ పూతలు (ముల్చ్‌లు) పెంపకందారులకు ప్లాస్టిక్ ఫిల్మ్‌లను ఉపయోగించేందుకు వీలు కల్పిస్తాయి, తొలగించేందుకు ఎటువంటి వ్యయాలు అవసరం లేకుండా ఇవి పొలాల్లోనే కాంతిఅధోకరణం చెందుతాయి. ప్లాస్టిక్ పొరలు తేమని గ్రహించడంతోపాటు, కలుపును తగ్గించడం మరియు భూమి ఉష్ణోగ్రతను పెంచడం ద్వారా ఉపయోగకరంగా ఉంటాయి, తద్వారా ఇవి మొక్కలు పెరుగుదలను మెరుగుపరుస్తాయి. ఉదాహరణకు, 6 హా మెలన్ వ్యవసాయం క్షేత్రంలో దిగుబడి రెండు నుంచి మూడురెట్లు పెరుగుతుంది మరియు నల్ల పాలీఇథైలిన్ పూత ఉపయోగించిన ఫలితంగా రెండు వారాల ముందుగానే పండ్లు పక్వం చెందుతాయి. ముల్చ్ వినియోగం కలుపు మొక్కలను తొలగించడం మరియు భూమి సంకోచించకుండా చేస్తుంది, తద్వారా ఇది వ్యవసాయం అవసరం లేకుండా చేస్తుంది, అందువలన వేరు నష్టం మరియు మొక్కల చనిపోవడం కూడా నివారించవచ్చు. రసాయన ఎరువులు మరియు నీటి అవసరాలు కూడా తగ్గించవచ్చు.
స్టార్చ్-పాలీవినైల్ ఆల్కహాల్ ఫిల్మ్‌కు నీటి-నిరోధక పాలిమర్ యొక్క ఒక పలచని పొరతో పూత పూయవచ్చని పరిశోధకులు గుర్తించారు, ఇది ఒక అధోకరణ చెందే వ్యవసాయ ముల్చింగ్ పొరను ఇస్తుంది. స్టార్చ్ ఆధారిత పాలీఇథైలీన్ పొరలు 40% స్టార్చ్, యూరియా, అమ్మోనియా మరియు వివిధ స్థాయిల్లో లో-డైన్సిటీ పాలీఇథైలీన్ (LDPE) మరియు పాలీ (ఇథైలీన్-కో-ఆక్రైలిక్ యాసిడ్) (EAA)లను కలిగివుంటాయి. EAA ఒక కంపాటిబిలైజర్‌గా పనిచేస్తుంది, ఇది అమ్మోనియా సమక్షంలో స్టార్చ్ మరియు PE మధ్య ఒక సముదాయాన్ని ఏర్పాటు చేస్తుంది. ఈ విధంగా వచ్చే మిశ్రమం పొరలుగా మార్చవచ్చు, ఇది LDPE మాదిరి భౌతిక ధర్మాలు కలిగివుంటుంది.
ఒక ప్రయోగంలో, పారవేయదగిన పాలీవినైల్ క్లోరైడ్ (PVC) ప్లాస్టిక్‌ల్లో పెద్ద పరిమాణాల్లో స్టార్చ్‌ను పూరకంగా చేర్చేందుకు మూడు పద్ధతులను ఉపయోగించారు. మొదటి పద్ధతిలో, స్టార్చ్‌ను జల NaOHతో కలిపి స్టార్చ్ జాంథాట్ ద్రావణం తయారు చేశారు, తరువాత కొద్ది పరిమాణంలో కార్బన్ డైసల్ఫైడ్ (సాధారణంగా ఒక mol స్టార్చ్‌కు 0.1 mol CS) జోడించారు. ఈ స్టార్చ్-జాంథాట్ ద్రవణానికి ఒక PVC లేటెక్స్‌ను కలిపారు. స్టార్చ్ జాంథాట్ మరియు PVC రెసిన్‌లు తరువాత NaNO మరియు ఆలం కలపడం ద్వారా సహ-అవక్షేపణం చెందాయి. దీని నుంచి తయారైన సున్నితమైన పొడిని డైఆక్టైల్ ఫ్తాలేట్ (DOP)కి కలిపారు. రెండో పద్ధతిలో (సాంధ్రీకరణ పద్ధతి) PVC లేటెక్స్‌లో కలిపే ముందు నీటిలో వేడిచేయడం ద్వారా మొత్త స్టార్చ్‌ను జెల్ రూపంలోకి మార్చారు. నీటిని తొలగించిన తరువాత, పొడి ఉత్పత్తిని DOPతో కలుపుతారు. మూడో పద్ధతిలో PVC మరియు DOPలతో స్టార్చ్‌ను పొడిగా-కలుపుతారు. ఈ పొరలు వివిధ రకాల అనువర్తనాల్లో ఉపయోగకరంగా ఉన్నాయి.
అంతేకాకుండా పారదర్శక పాలీఇథైలీన్ నలుపు లేదా పొగ-బూడిద రంగు పొరల కంటే ఉష్ణాన్ని నిలిపివుంచడంలో మరింత సమర్థవంతంగా నిరూపించబడింది. మట్టి ఉష్ణోగ్రతలు స్పష్టమైన పొరలను ఉపయోగించినప్పుడు 5.5 °C పెరిగే అవకాశం ఉంది, అయితే నల్లటి పొరలను ఉపయోగించిన సందర్భంలో ఉష్ణగ్రతలు 1.7 – 2.7 °C మాత్రమే పెరుగుతాయి. మట్టి చల్లబడే కొద్ది, రాత్రి వేళలో జరిగే భాసిత ఉష్ణ నష్టం పాలిమర్ పొరలు ద్వారా తగ్గుతుంది. కొన్ని సందర్భాల్లో, పాలీఇథైలీన్ ముల్చ్‌‍లు సౌరశక్తితో వేడెక్కడం ద్వారా కలుపు నియంత్రణ కూడా సాధ్యపడుతుందని గుర్తించారు.
అయితే సంప్రదాయ పొరలను అలాగా విడిచిపెట్టినట్లయితే పంటనూర్పిడి సందర్భంగా అవి సమస్యలు సృష్టించవచ్చు లేదా తరువాతి సంవత్సరం వ్యవసాయం చేస్తున్నప్పుడు సమస్యలు ఏర్పడే అవకాశం ఉంది. వీటిని తొలగించడం మరియు పారవేయడం వ్యయప్రయాసలతో కూడుకొని ఉంటుంది. అందువలన, తక్కువ జీవితకాలాలు ఉండే జీవఅధోకరణం చెందగల లేదా కాంతిఅధోకరణం చెందగల పొరలను అభివృద్ధి చేయడానికి ప్రాధాన్యత ఇస్తున్నారు. అయితే పెద్ద సంఖ్యలో పాలిమర్‌లను నియంత్రిత అధోకరణం కోసం రూపొందిస్తున్నారు, వీటిలో కొన్ని మాత్రమే మార్కెట్లో అందుబాటులో ఉన్నాయి. ఈ ప్రయోజనం కోసం ఉపయోగించే ప్లాస్టిక్‌లు సాధారణంగా కాంతి-సున్నితత్వ సంకలిత పదార్థాలు కలిగివుంటాయి, ఇవి పదార్థాలు కాంతిఅధోకరణం చెందేందుకు కారణమవతాయి.
తక్కువ సాంద్రత గల పాలీఇథైలీన్‌లు, పాలీ (వినైల్ క్లోరైడ), పాలీబ్యూటైలిన్ లేదా వినైల్ ఎసిటేట్‌తో ఉన్న ఇథైలీన్ యొక్క సహపాలిమర్‌లు సాధారణంగా ముల్చ్ ఫిల్మ్‌లకు ఉపయోగించే ప్లాస్టిక్‌లుగా ఉన్నాయి. ముఖ్యంగా ఆసక్తికరమైన కాంతిఅధోకరణ వ్యవస్థలో ఫెర్రిక్ మరియు నికెల్ డైబ్యూటైల్‌డైథియోకార్బేమేట్‌ల మిశ్రమం ఉంటుంది, నిర్దిష్ట పెంపక కాలాలకు రక్షణ కల్పించేందుకు నిష్పత్తిని మారుస్తారు. పెంపక కాలానికి అధోకరణం సర్దుబాటు చేయబడుతుంది కాబట్టి, అది ముగిసిన వెంటనే కాంతిఅధోకరణం ప్రారంభమవుతుంది. మరో సంకలిత వ్యవస్థ ఈ అనువర్తనం కోసం ప్రతిపాదించబడింది, దీనిలో బెంజోఫీనోన్‌లు మరియు టైటానియం లేదా జిర్కోనియం చెలేట్‌ల సమ్మేళనాన్ని ఉపయోగిస్తున్నారు. మార్కెట్‌లో దొరిక ప్రధాన అధోకరణ ముల్చ్ ఏమిటంటే కాంతిఅధోకరణం చెందగల పాలీ (1-బ్యూటేన్).
పాలీ (వినైల్ ఆల్కహాల్) పాలీ (ఇథైలీన్-కో-ఆక్రైలిక్ యాసిడ్) మరియు పాలీ (వినైల్ క్లోరైడ్)తో కలిపిన స్టార్చ్ ఆధారిత జీవఅధోకరణం చెందే ఫిల్మ్‌లు USDA ప్రయోగశాలల్లో అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి. పాలీలాక్టోన్ మరియు పాలీ (వినైల్ ఆల్కహాల్) ఫిల్మ్‌లు మట్టిలోని సూక్ష్మజీవులతో వెంటనే అధోకరణం చెందుతాయి, వీటికి ఇనుము లేదా కాల్షియం జోడించడం ద్వారా పాలీఇథైలీన్ విచ్ఛిన్నం వేగవంతమవుతుంది. అధోకరణ చెందగల ముల్చ్‌లు అతిచిన్న భాగాలుగా విచ్ఛిన్నం కావాలి, ఇవి పంటనూర్పిడి యంత్రాలకు అడ్డుపడకుండా ఉండటంతోపాటు, తరువాత వ్యవసాయానికి ఎటువంటి ఆటంకం కలిగించవు.
సమర్థవంతమైన పొగలా వ్యాపించే ముల్చ్‌లకు తక్కువ-సచ్ఛిద్రత పొరలు అవసరమవతాయి, ఇవి నెమాటోసైడ్‌లు, ఇసెక్టిసైడ్‌లు, హెర్బిసైడ్‌లు తదితరాలు వంటి అస్థిర రసాయనాలు తప్పించుకుపోవడాన్ని తగ్గిస్తుంది, తద్వారా ఈ పదార్థాలు తక్కువ అనువర్తన రేట్లకు వీలు కల్పిస్తాయి.
జీవసంబంధ క్రియాశీల రసాయనాలను లక్షిత జీవులకు ఒక నిర్దిష్ట స్థాయిలో మరియు ముందుగా నిర్దేశించిన సమయంపాటు అందుబాటులో ఉంచే పద్ధతిని నియంత్రిత విడుదల (కంట్రోల్డ్ రిలీజ్ - CR) అంటారు. పాలిమర్ ప్రధానంగా సరఫరా, చలనశీలత స్థాయిని మరియు రసాయన సమ్మేళనం యొక్క సమర్థవంతంగా ఉండే కాలాన్ని నియంత్రించడానికి ఉపయోగపడుతుంది. CR సమ్మేళనాల యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనం ఏమిటంటే నిర్దిష్ట సమయంలో తక్కువ స్థాయిలో రసాయనాల వినియోగం జరుగుతుంది, అంతేకాకుండా లక్ష్యంగా లేని జీవులపై ప్రభావాన్ని తగ్గిస్తుంది మరియు నిక్షాళనం మరియు అస్థిరత మరియు అధోకరణాన్ని పరిమితం చేస్తుంది. పాలిమర్‌ల యొక్క భారీబణు ప్రవృత్తి ఈ ప్రక్రియల ద్వారా రసాయన నష్టాలను పరిమితం చేసేందుకు కీలకంగా ఉంటుంది.
CR పాలిమర్ వ్యవస్థలు రెండు విస్తృత విభాగాలుగా విభజించవచ్చు. మొదట దానిలో, క్రియాశీల కారకం కరిగిపోవడం విచ్ఛిన్నమవుతుంది, లేదా పాలిమర్ మాతృక లేదా పూత ద్వారా పొరతో ఆవృతమవుతుంది. విడుదల సాధారణంగా విస్తరణ ప్రక్రియల ద్వారా లేదా జీవసంబంధ లేదా మాతృక రసాయన విచ్ఛిన్నం ద్వారా జరుగుతుంది. రెండో విభాగంలో పాలిమర్‌లలో క్రియాశీల కారకం సూక్ష్మబణు వెన్నెముక లేదా వేలాడే పార్శ్వ గొలుసులో భాగంగా ఉంటుంది. జీవక్రియాశీల కారకాలు మరియు పాలిమర్‌ల మధ్య బంధం యొక్క జీవసంబంధ లేదా రసాయన విదళనం విడుదల జరుగుతుంది.
వ్యవసాయ రసాయనాలు ఉండే భౌతిక వ్యవస్థల్లో మైక్రోక్యాప్స్యూల్‌లు, భౌతిక మిశ్రమాలు, ప్లాస్టిక్‌ల విక్షేపణాలు, లామినేట్‌లు, ఖాళీ ఫైబర్‌లు మరియు పొరలు ఉంటాయి. ప్రతి రకం పరికరంలో విడుదలకు గతిక నమూనాలను అభివృద్ధి చేయబడుతున్నాయి.
స్టార్చ్, సెల్యులోజ్, చిటిన్, ఆల్గినిక్ యాసిడ్ మరియు లిగ్నిన్ తదితరాలను CR వ్యవస్థల్లో ఉపయోగించే సహజ పాలిమర్‌లలో భాగంగా ఉన్నాయి. సమృద్ధంగా, బాగా ఖర్చు తక్కువగా దొరికే పదార్థాలుగా, జీవఅధోకరణం చెందే పదార్థాలుగా ఉపయోగపడుతున్నాయి. ఉత్పత్తిలో సమర్థత కలిగివున్నప్పటికీ, వీటి వలన ఒక గణనీయమైన దుష్ప్రభావం ఉంది, అది ఏమిటంటే గుళికగా చేయడానికి, విక్షేపణకు మరియు పదార్థ తయారీకి అనువైన ప్రామాణిక ద్రావణాల్లో ఇవి కరగవు. సహజ పరిస్థితుల్లో గుళికగా మార్చడం ద్వారా ద్రావణీయత సమస్యను అధికమించేందుకు పద్ధతులను అభివృద్ధి చేశారు, ఒక ఎంపిక చేసిన పెస్టిసైడ్‌ను (క్రిమిసంహారిణి) కలిగివున్న జెల్ రూపంలోకి మార్చిన స్టార్చ్‌తో కాల్షియం క్లోరైడ్ లేదా బోరిక్ యాసిడ్ చేర్చడం ద్వారా లేదా ఆక్సీకరణ తరువాత జాంథానేషన్ ద్వారా బంధాన్ని ఏర్పరుస్తారు. దీని ఫలితంగా క్రిమిసంహారిణి ఏర్పడిన పూసల వంటి భాగాల్లో బంధించబడుతుంది.
వ్యవసాయంలో CR సాంకేతిక పరిజ్ఞానాన్ని భారీస్థాయిలో ఉపయోగిస్తున్న ఒక అనువర్తనంగా రసాయన ఎరువుల తయారీని చెప్పవచ్చు. గణనీయమైన నైట్రోజన్ వనరుగా పరిగణించబడుతున్న E.G. యూరియా ఒక పాలిమర్‌ను ఏర్పాటు చేసేందుకు ఫార్మాల్డిహైడ్‌తో సులభంగా చర్య జరుపుతుంది. పాలిమర్ యొక్క తదుపరి జలవిశ్లేషణ యూరియాను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. అందువలన దీనిని CRకు ఒక సులభమైన మరియు తక్కువవ్యయ పద్ధతిగా చెప్పవచ్చు.