پليمرهاي خود ترميم بر پايه برهم‌ كنش‌هاي ميزبان-مهمان ميان سيكلودكسترين و انواع مختلف مولكول‌هاي مهمان

Self-Healing Polymers Based on Host-Guest Interactions Between Cyclodextrin and Different Types of Guest Molecules

پليمرهاي خود ترميم، پليمرهايي هستند كه پس از ايجاد شكاف يا ترك بهبود مي‌يابند. اين خاصيت، باعث افزايش طول عمر آن‌ها مي‌شود. فرايند انتشار ريزترك‌ها در سازه‌هاي پليمري ممكن است به ايجاد ترك‌هاي بزرگ و در نهايت شكست سازه‌ها منجر شود. در نتيجه، خاصيت خودترميمي يكي از گسترده‌ترين زمينه‌هاي پژوهشي مواد پليمري است كه موجب ترميم ريزترك‌ها مي‌شود و از شكست سازه‌هاي پليمري جلوگيري مي‌كند. بدين دليل، توجه بسياري از پژوهشگران را جلب كرده است. سازوكار خودترميمي در اين پليمرها، شكستن پيوند برگشت‌پذير و اصلاح آن است. معمولاً اعمال محرك خارجي براي انجام اصلاح پيوند و فرايند خودترميمي ضروري است. پارامترهاي اساسي مؤثر بر فرايند خودترميمي شامل كارايي بهبود (نسبتي از خواص مكانيكي پيش و پس از بهبود)، سرعت و زمان بهبود و زمان انبارش (مدت زماني كه بخش‌هاي شكسته‌شده هنوز خاصيت خودترميمي نشان مي‌دهند) هستند. خودترميمي بر پايه برهم‌كنش‌هاي ميزبان-مهمان زماني رخ مي‌دهد كه دو يا چند قطعه شيميايي با هم برهم‌كنش غيركووالانسي دهند. به‌طوري كه يك تكه مولكول (مهمان) به‌طور فيزيكي وارد تكه ديگر (ميزبان) شده و اتصالات ميزبان-مهمان برگشت‌پذير ايجاد مي‌شود و ترميم رخ مي‌دهد. سيكلودكسترين‌ها از جمله موادي هستند كه قابليت ايجاد برهم‌كنش‌هاي ميزبان-مهمان با مولكول‌هاي آب‌گريز را دارند. سيكلودكسترين‌ها به‌دليل زيست‌سازگاري، حل‌پذيري مناسب و قابليت اصلاح سطح شيميايي براي تهيه برهم‌كنش‌هاي ميزبان-مهمان مناسب هستند. در اين مقاله ويژگي‌ها، سازوكار و روش‌هاي مختلف تهيه هيدروژل‌هاي خودترميم بررسي شده است.

Self-healing polymers can spontaneously repair cracks or fractures themselves that this property increases their service life. Propagation of the microcracks in polymer structures may leads to material failure, so the research on self-healing polymeric materials have attracted significant attention. The fundamental mechanism for self-healing polymeric materials involves reversible damage-restoring bonds. Usually external stimuli is required to repair the damaged bonds and self-healing process. There is a number of influential parameters on self-healing behaviors, including healing efficiency (a ratio of mechanical property measured after and before healing), healing rate, healing times at the same fracture point, and storage time (after which the broken parts still show the healing property). Hostguest interactions occur when two or more chemical species interact with each other via non-covalent bonds. In supramolecular host-guest interactions, one moiety (the guest) is physically inserted to another moiety (the host) and is held together by non-covalent interactions. Since the interactions are reversible, polymer networks constructed by such interactions can exhibit self-healing properties. Cyclodextrins are suitable resources for preparation of the host-guest interactions because of their biocompatibility, good solubility and the ability for chemical surface modification. The purpose of this paper is to investigate the characteristics, mechanisms and different methods for synthesis of self-healing polymer hydrogels.