PharmaWiki - Polymere

Polymere

Polymere sind Makromoleküle mit einer hohen bis sehr hohen Molekülmasse, die aus zahlreichen, sich wiederholenden Bausteinen zusammengesetzt sind. Die Bausteine (Monomere) können identisch oder unterschiedlich sein. Beispiele von Polymeren sind Nukleinsäuren wie die DNA und RNA, Proteine, Polysaccharide wie Stärke und Cellulosen sowie verschiedene Arten von Plastik und Materialien. Polymere werden in der Pharmazie sowohl als Wirkstoffe als auch als Hilfsstoffe eingesetzt. Definition

Polymere sind chemische Verbindungen mit einer hohen bis sehr hohen Molekülmasse (Makromoleküle), die aus einem oder mehreren identischen Bausteinen zusammengesetzt sind. Die sich wiederholenden Bausteine werden als Monomere bezeichnet. Sie sind reaktiv und haben die Fähigkeit, sich untereinander zu vernetzen, zum Beispiel mit glykosidischen Bindungen, Amidbindungen oder Phosphodiesterbindungen.

Die Entstehung der Polymere wird Polymerisation und der Abbau wird Depolymerisation genannt. Der Aufbau geht oft mit einer Dehydratation (- H₂O) und der Abbau mit einer Hydrolyse (+ H₂O) einher.

Polymere, zum Vergrössern anklicken. Illustration © PharmaWiki

Herkunft

Es wird zwischen den natürlichen Biopolymeren, halbsynthetischen Polymeren und synthetisch hergestellten Verbindungen unterschieden.

Biopolymere

Zu den natürlichen Biopolymeren gehören zum Beispiel:

Stärken mit Glucose als Monomer
Weitere Polysaccharide aus Kohlenhydraten, z.B. die Cellulosen, Chitin und die Alginsäure
Nukleinsäuren wie DNA und RNA, sie bestehen aus Nukleotiden (Polynukleotide)
Proteine mit Aminosäuren, Peptide
Phenylpropanderivat: Lignin in Pflanzen

Die Biopolymere sind für jedes Leben auf der Erde essenziell. Das Leben ist aus sich selbst vermehrenden Polymeren hervorgegangen. Sobald sich Polymere selbst reproduzieren und von Monomeren „ernähren“, kommt die Evolution in Gang, welche zu immer komplexeren Lebensformen führt. Polymere wie Proteine und Nukleinsäuren können katalytische Eigenschaften haben, welche die Entstehung weiterer Polymere fördern.

Biopolymere sind im Körper unter anderem als Speicher für die genetische Information, für den Aufbau, für den Stoffwechsel und als Energiereserven erforderlich. Die Synthese von Biopolymeren wird enzymatisch katalysiert.

Bekannte halbsynthetische Polymere sind Cellulosederivate, die ausgehend von der natürlichen Cellulose hergestellt werden. Cellulosen sind anteilsmässig die wichtigsten Polymere in der Natur.

Synthetische Polymere

Zu den synthetischen Polymeren gehören beispielsweise verschiedene Sorten Plastik wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) oder die Polyethylenglykole (PEG).

Ethylen: H₂C=CH₂
Polyethylen: -CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-

Polymere können linear, verzweigt und kovalent miteinander verbunden sein.

Homopolymere und Copolymere

Abhängig vom Aufbau wird zwischen Homopolymeren und Copolymeren (Heteropolymeren) unterschieden. Die Homopolymere bestehen aus einer Sorte eines Moleküls. Ein Beispiel ist die Stärke mit dem Monomer Glucose. Copolymere sind zum Beispiel die Proteine, die aus den verschiedenen Aminosäuren bestehen.

Anwendungsgebiete

In der Pharmazie werden Polymere sowohl als Wirkstoffe als auch als Hilfsstoffe verwendet.

Unerwünschte Wirkungen

Das Problem von herkömmlichem Plastik ist, dass es sehr stabil ist und in der Natur schlecht abgebaut wird. Falsch entsorgtes Plastik trägt deshalb wesentlich zur weltweiten Umweltverschmutzung bei. Deshalb ist es von grosser Wichtigkeit, dass leicht bioabbaubare Polymere entwickelt und vermehrt genutzt werden.

siehe auch

Monomere, Hilfsstoffe, Selbstvermehrende Moleküle

Literatur

Fachliteratur

Autor

Interessenkonflikte: Keine / unabhängig. Der Autor hat keine Beziehungen zu den Herstellern und ist nicht am Verkauf der erwähnten Produkte beteiligt.