Σύμφωνα με την τρέχουσα εστίαση στην αειφόρο οικονομία και ανάπτυξη, κρίνεται επιτακτική ανάγκη η επένδυση σε φυσικά και ανανεώσιμα βιοπολυμερή και κατ’ επέκταση βιοϋλικά. Πλαστικά με βάση τα ορυκτέλαια, τα οποία κατακλύζουν την αγορά, σε πάρα πολλούς τομείς της καθημερινής ζωής του ανθρώπου, τείνουν να αντικατασταθούν εξαιτίας της επίπτωσης τους στο περιβάλλον. Η βιομάζα από θαλάσσια, ξυλώδη και γεωργικά υπολείμματα, τις πιο άφθονες ανανεώσιμες πρώτες ύλες στη γη, φαντάζει ως εξαιρετικό υποψήφιο για τις εναλλακτικές λύσεις αντί για τους ορυκτούς πόρους.
ΒΙΟΫΛΙΚΑ
Στην ιατρική, στόχος των βιοϋλικών είναι η αντικατάσταση ενός οργάνου του σώματος, που έχει αλλοιωθεί από μία πάθηση, με ένα υλικό, έτσι ώστε να αποκατασταθεί η λειτουργία του αντιστοίχου οργάνου, χωρίς όμως να τεθεί σε κίνδυνο η ζωή. Το υλικό αυτό ονομάζεται βιοϋλικό, εφόσον αντικαθιστά επιτυχώς το φυσιολογικό όργανο και γίνεται αποδεκτό από τον ανθρώπινο οργανισμό. Στην ουσία γίνεται μεταμόσχευση ενός ιστού ή οργάνου με ένα βιοϋλικό, το οποίο θα είναι συμβατό με το βιολογικό περιβάλλον και τη λειτουργία του οργανισμού. Σήμερα, οι αλληλεπιδράσεις των βιοϋλικών με τους ιστούς απασχολούν μία νέα επιστήμη τη λεγόμενη ιστο-μηχανική. Ως ιστο-μηχανική ορίζεται η διαχείριση και σχεδιασμός της ανάπτυξης ή της θεραπείας ενός τραύματος ανάπλασης ή αντικατάστασης ιστών.
Είναι γεγονός πως η φυσική των υλικών αποτελεί ένα πολλά υποσχόμενο τομέα επιστήμης του μέλλοντος. Στην BIOPOL αναλύουμε και δημιουργούμε καινοτόμες δομές υλικών με πρωτόγνωρες, καινοτόμες ιδιότητες, που επηρεάζουν όλη την ανθρώπινη δραστηριότητα από τη βιομηχανία μέχρι και την ιατρική. Μπορεί λοιπόν κανείς να αντιληφθεί το μέγεθος της προόδου που αναμένεται να γίνει στο άμεσο μέλλον κρίνοντας από αυτή που έχει ήδη σημειωθεί σε τόσο μικρό χρονικό διάστημα.
Το βιοϋλικό μετά την τοποθέτησή του βρίσκεται σε συνεχή επαφή με τους ζωντανούς ιστούς του οργανισμού. Οι ιδιότητες της ενδοεπιφάνειας (interface) μεταξύ βιοϋλικού και ιστού παίζουν σπουδαίο ρόλο στη σύνδεση και συμβατότητα του βιοϋλικού. Η σταθερότητα και η αντοχή της ενδοεπιφάνειας του υλικού είναι ιδιότητες που πρέπει να γνωρίζουμε, ώστε να προβλέπουμε τη συμπεριφορά των βιοϋλικών. Για τον τελικό χαρακτηρισμό ενός υλικού ως βιοϋλικού στην BIOPOL πραγματοποιούνται συστηματικές μελέτες τόσο in vitro, όσο και in vivo καθώς και σε επίπεδο μεταλλάξεων. Τα καρδιολογικά εμφυτεύματα ή τα ορθοπαιδικά, οφθαλμολογικά, οδοντιατρικά, συστήματα αιμοκάθαρσης και άλλα, πρέπει να μελετώνται επιπλέον για την αντοχή τους με τον χρόνο, ώστε να εξαχθούν συμπεράσματα σχετικά με τη συμπεριφορά τους σε σχέση με την αποδέκτρια περιοχή (host) του οργανισμού και σχετικά με την όλη κατάσταση του ασθενούς. Τα βιοϋλικά σχεδιάζονται για να αντικαθιστούν κατεστραμμένα ή ασθενή τμήματα του σώματος και επομένως, από βιολογική άποψη, βασικός στόχος αποτελεί η αποδοχή τους από τον οργανισμό (βιοσυμβατά).
ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ
Τα νανοϋλικά περιγράφουν, γενικά, υλικά των οποίων μια μονάδα έχει μέγεθος (σε τουλάχιστον μια διάσταση) μεταξύ 1 και 1000 νανομέτρων (10−9 μέτρων), αλλά είναι συνήθως μεταξύ 1—100 nm.
Χημικοί αισθητήρες: Η νανοτεχνολογία μπορεί να δημιουργήσει αισθητήρες που θα μπορούν να ενεργοποιούνται από μια ελάχιστη ποσότητα χημικού. Κάποιοι τύποι χημικών στοιχείων που χρησιμοποιούνται στην τεχνολογία των αισθητήρων δέχονται αλλαγή στις ηλεκτρικές τους ιδιότητες και μπορούν πλέον να ανιχνεύσουν σε μοριακό επίπεδο.
Ιατρική: Ερευνητές αναπτύσσουν νανοσωματίδια στο μέγεθος ενός μορίου που μπορούν να διοχετεύσουν ένα φάρμακο απευθείας στα κύτταρα του σώματος.
Υφάσματα: Κατασκευή υφασμάτων εμπλουτισμένων με νανοσωματίδια που βελτιώνουν και προσθέτουν ιδιότητες στα υφάσματα χωρίς αύξηση βάρους ή πυκνότητας.
Ηλεκτρονικές συσκευές: Η νανοτεχνολογία μπορεί να εξελίξει τις δυνατότητες των ηλεκτρικών συσκευών ενώ ταυτόχρονα μπορεί να μειώσει το βάρος και την κατανάλωση τους.
Η BIOPOL διαθέτει εμπειρία στη σύνθεση κατά παραγγελία μικρών παρτίδων διαφόρων τύπων νανοσωματιδίων και νανοσύνθετων υλικών χρησιμοποιώντας πληθώρα χημικών τεχνικών.
Πρόσθετα πολυμερών από βιομάζα
Η χημεία των ανανεώσιμων πόρων που εφαρμόζεται στην παραγωγή εμπορικών προϊόντων αντιπροσωπεύει ένα πολύ σημαντικό θέμα και έχει προσελκύσει την προσοχή των ερευνητών τόσο του ακαδημαϊκού όσο και του βιομηχανικού κόσμου. Τα τελευταία χρόνια, έχει δοθεί μεγάλη έμφαση στη σύνθεση μονομερών και πολυμερών που προέρχονται από ανανεώσιμους πόρους λόγω των αυξανόμενων τιμών των πετροχημικών προϊόντων που σχετίζονται με τις αυξανόμενες περιβαλλοντικές ανησυχίες. Οι ανανεώσιμοι πόροι, μέρος ενός ευρύτερου όρου γνωστού ως βιομάζα, αναφέρονται σε οποιαδήποτε ουσία που έχει πρόσφατη βιολογική προέλευση, συμπεριλαμβανομένων των φυτικών υλικών, των γεωργικών καλλιεργειών, ακόμη και της κοπριάς των ζώων. Οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες ανανεώσιμες πρώτες ύλες περιλαμβάνουν ξύλο, πρωτεΐνες, κυτταρίνη, λιγνίνη, τανίνες, άμυλο, ελαιοχημικές ουσίες όπως φυτικά έλαια χιτίνη και χιτοζάνη κλπ. Μεγάλη ποικιλία χημικών ουσιών έχει παρασκευαστεί από αυτά τα υλικά που προέρχονται από βιομάζα.
Το ταννικό οξύ ή αλλιώς τανίνη, μια φυσική ένωση που υπάρχει σε μεγάλη ποικιλία φυτών και φρούτων, παρουσιάζει εξαιρετική αντιβακτηριακή δράση και έχει ήδη λάβει έγκριση ως συστατικό προς ανθρώπινη χρήση από την Ένωση Τροφίμων και Φαρμάκων (FDA). Επιπλέον, η μοριακή δομή του ταννικού οξέος περιέχει έναν κεντρικό πυρήνα υδατανθράκων (γλυκόζης), ο οποίος εστεροποιείται από τις φαινολικές ομάδες (ομάδα γαλοϋλίου). Αυτές οι ομάδες υδροξυλίου προσφέρουν αρκετές ιδιότητες στην τανίνη, η οποία μπορεί να συνδεθεί και να αλληλεπιδράσει ισχυρά με πολυσακχαρίτες και πρωτεΐνες, και έχει πολλές χρήσιμες και ευεργετικές ιδιότητες για τον άνθρωπο όπως αντιοξειδωτικές, αντιβακτηριακές και αντιιικές ιδιότητες. Παρόλο που ο μηχανισμός της τανίνης δεν είναι ακόμη σαφής, η παρουσία μιας γαλοϋλομάδας (3,4,5-τριϋδροξυβενζοϋλομάδα) θεωρείται ως το κύριο κλειδί για τις αντιβακτηριακές της ιδιότητες.
Χημική ανακύκλωση πλαστικών
Επί του παρόντος, η τεράστια ποσότητα εμπορικών πλαστικών προερχόμενα από συσκευασίες τροφίμων, απορρίμματα ηλεκτρονικού εξοπλισμού καθώς και την αυτοκινητοβιομηχανία, σε συνδυασμό με τη χαμηλή βιοαποικοδομησιμότητα τους έχει οδηγήσει σε σημαντικό περιβαλλοντικό πρόβλημα. Αν και η χρήση νέων βιοβασισμένων και βιοαποικοδομήσιμων πολυμερών όπως το πολυ(γαλακτικό οξύ) (PLA) αυξάνεται, η διαδικασία αποικοδόμησης των προϊόντων αυτών απαιτεί μεγάλους χρόνους. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιούνται εναλλακτικές τεχνικές ανακύκλωσης προκειμένου να μειωθεί ο χρόνος της διαδικασίας αποικοδόμησης. Η χημική ανακύκλωση, ως εναλλακτική μέθοδος, τον τελευταίο καιρό χρησιμοποιείται εκτεταμένα μιας και μπορούν να ανακτηθούν δευτερεύοντα υλικά προστιθέμενης αξίας. Στη BIOPOL, διαθέτουμε μεγάλη εμπειρία στην διαδικασία της υδρόλυσης για τη χημική ανακύκλωση τόσο των παραδοσιακών πλαστικών, όπως το PET, όσο και βιοπλαστικών όπως το PLA. Χρησιμοποιώντας αντιδραστήρα μικροκυμάτων, είμαστε σε θέση να ανακτήσουμε τα αρχικά μονομερή από τα τελικά προϊόντα σε σύντομο χρονικό διάστημα σε υψηλή καθαρότητα και να τα χρησιμοποιήσουμε εκ νέου για τη σύνθεση νέων υλικών, συμβάλλοντας έτσι στη βιώσιμη χημεία.