کراس لینک یا اتصال عرضی چیست؟

در شیمی و زیست‌شناسی، کراس لینک، یک پیوند یا دنباله‌ی کوتاهی از پیوند‌ها است که یک زنجیره‌ی پلیمری را به زنجیره‌ی دیگر متصل می‌کند. این دنباله‌ی پیوند‌ها ممکن است به شکل پیوند‌های کووالانسی یا پیوند‌های یونی باشند و پلیمر‌ها می‌توانند پلیمر‌های مصنوعی یا پلیمر‌های طبیعی (مانند پروتئین‌ها) باشند. در شیمی پلیمر، کراس لینک معمولاً به استفاده از پیوند‌های عرضی برای برجسته کردن تغییر در خواص فیزیکی پلیمر‌ها اشاره دارد.

وقتی که در زمینه‌ی زیست‌شناسی از عنوان «کراس لینک» استفاده می‌شود، معمولاً به استفاده از یک کاوشگر برای پیوند دادن پروتئین‌ها به یکدیگر برای بررسی برهم‌کنش‌های پروتئین-پروتئین و همچنین سایر روش‌های خلاقانه اتصال عرضی اشاره دارد. اگرچه از اصطلاح کراس لینک برای اشاره به «پیوند زنجیره‌های پلیمری» در علم شیمی و زیست‌شناسی استفاده می‌شود؛ اما گستره‌ی کراس لینک و ویژگی‌های عوامل آن، سایر علوم را نیز دربر می‌گیرد. کراس لینک، اصطلاح کلی برای فرآیند تشکیل پیوند‌های کووالانسی یا توالی‌های نسبتاً کوتاه پیوند‌های شیمیایی برای اتصال دو زنجیره پلیمری به یکدیگر است.

در شیمی پلیمر، وقتی گفته می‌شود که پلیمر مصنوعی «کراس لینک» است، معمولاً به این معنی است که کل بخش عمده‌ی پلیمر در معرض روش اتصال عرضی قرار گرفته است. تغییر حاصل از خواص مکانیکی نیز به‌شدت به چگالی کراس لینک بستگی دارد. چگالی کم کراس لینک باعث افزایش ویسکوزیته (گران‌روی) تبلور پلیمرها می‌شود. چگالی متوسط کراس لینک، پلیمر‌های ژله‌ای را به موادی تبدیل می‌کند که دارای خواص الاستومری و استحکام بالقوه بالایی هستند. چگالی بالای کراس لینک می‌تواند باعث شود موادی مانند مواد فنول فرمالدهید، بسیار سفت یا شیشه‌ای شوند.

کراس لینک‌ها می‌توانند توسط واکنش‌های شیمیایی ایجاد شوند که با گرما، فشار، تغییر pH یا تابش آغاز می‌شوند. به‌عنوان مثال، ترکیب یک رزین پلیمریزه نشده یا نیمه پلیمریزه شده با مواد شیمیایی خاصی به‌نام «معرف‌های کراس لینک» منجر به یک واکنش شیمیایی می‌شود که کراس لینک‌ها را تشکیل می‌دهد. کراس لینک همچنین می‌تواند در موادی که معمولاً گرمانرم هستند از طریق قرار گرفتن در معرض منبع تابش (مانند قرار گرفتن در معرض پرتو الکترونی، تابش گاما یا نور فرابنفش) ایجاد شود. به‌عنوان مثال، در ایجاد نوع C پلی‌اتیلن کراس لینک شده، از فرآیند تابش پرتو الکترونی برای کراس لینک کردن استفاده شده است.

فرآیند شیمیایی ولکانیزاسیون نیز گونه‌ای از کراس لینک است که لاستیک طبیعی را به مواد سخت و بادوام‌تری تبدیل می‌کند که در صنعت کاربرد گسترده دارند.

کراس لینک‌ها یکی از ویژگی‌های اصلی پلیمرهای گرماسخت هستند. در بیشتر موارد، کراس‌لینک برگشت ناپذیر است و ماده‌ی گرماسخت حاصل شده در صورت گرم شدن، بدون آن‌که ذوب شود، تجزیه می‌شود یا می‌سوزد. در پلاستیک‌های تجاری مورد استفاده نیز هنگامی‌که یک ماده به‌صورت کراس لینک پیوند می‌خورد، بازیافت محصول بسیار سخت یا غیرممکن است. با‌این‌حال، در برخی موارد، اگر کراس لینک‌ها از نظر شیمیایی به اندازه کافی با پیوند‌های تشکیل‌دهنده پلیمر‌ها متفاوت باشند، فرآیند می‌تواند معکوس شود. برای مثال، محلول‌های فِر کننده‌ی دائمی مو، می‌توانند کراس لینک‌های طبیعی (پیوند‌های دی‌سولفیدی) بین زنجیره‌های پروتئینی مو را بشکنند و دوباره تشکیل دهند.

پلیمرهای کراس لینک شده چه استفاده‌ای دارند؟

پلیمر‌های مصنوعی کراس لینک شده کاربرد‌های زیادی دارند. این پلیمرها در علوم زیستی در زمینه‌ی تشکیل ژل‌های پلی‌آکریل‌آمید برای الکتروفورز ژل به‌کار می‌روند. لاستیک‌ مصنوعی مورد استفاده برای ساخت تایر خودرو، از طریق کراس لینک شدن لاستیک در فرآیند ولکانیزاسیون ساخته می‌شود. این اتصال عرضی، آن‌ها را الاستیک‌تر می‌کند. بدنه‌ی سخت کایاک‌ها نیز معمولاً با پلیمر‌های کراس لینک شده ساخته می‌شود. از نمونه‌های دیگر پلیمر‌هایی که می‌توانند کراس لینک شوند می‌توان به اتیلن-وینیل استات (پلیمری که در تولید پنل‌های خورشیدی استفاده می‌شود) و پلی‌اتیلن اشاره کرد.

در گذشته، از کراس لینک برای اتصال زنجیره‌های بلند پلیمر‌ها به یکدیگر برای افزایش استحکام و جرم استفاده می‌شد که مربوط به تایر‌ها بود. در واقع لاستیک با گوگرد تحت گرما ولکانیزه شد که ارتباطی بین مدل‌های لاتکس ایجاد شد. این روزها از کراس لینک در علم پزشکی استفاده می‌شود. به‌عنوان مثال، مهندسان پزشکی داربست‌های زیستی را باهم کراس لینک می‌کنند تا بتوانند خواص مکانیکی آن‌ها را بهبود ببخشند. دانشمندان محلول‌های مبتنی بر آب را کراس لینک می‌کنند تا مقاومت آن‌ها را در برابر انحلال افزایش دهند.

هیالورونیک اسید کراس لینک شده چیست؟

هیالورونیک اسید یک پلیمر بدون شاخه است که به‌طور طبیعی توسط بدن شما تولید می‌شود و به‌طور گسترده در بافت هم‌بند، اپیتلیال و عصبی پخش می‌شود. وجود آن در سطح پوست، خاصیت ارتجاعی، نرمی، درخشندگی و آب‌رسانی به پوست صورت و بدن را تضمین می‌کند و از پوست در برابر آسیب‌های ناشی از پرتو فرابنفش، عوامل خارجی مانند دود و استرس فیزیکی محافظت می‌کند و در نتیجه باعث ایجاد پوستی زیبا خواهد شد. 

هیالورونیک اسید موجود در بافت‌ها به‌طور مداوم متابولیزه می‌شود و از بین می‌رود؛ بنابراین بسیار مهم است که بدن به سنتز مجدد آن ادامه دهد تا جایگزین اسید متابولیزه شود. در طول فرآیند پیری فیزیولوژیکی یا در حضور شرایط پاتولوژیک خاص، تولید هیالورونیک اسید رفته‌رفته کم می‌شود. این مشکل باعث می‌شود که تغییراتی در بدن پدیدار شوند. به عنوان مثال، مشکلات مفصلی شروع می‌شوند و دقیقاً مشابه روند آرتروز هستند.

از نظر شیمیایی، هیالورونیک اسید به‌عنوان یک گلیکوزآمینوگلیکان شناخته می‌شود که یک زنجیره پلیمری خطی طولانی است که از تکرار واحد‌های دی‌ساکارید تشکیل می‌شود که آن هم به نوبه خود از مولکول‌های متناوب اسید گلوکورونیک و N-استیل‌گلوکزآمین تشکیل شده‌اند که توسط پیوندهای گلیکوزیدی و هیدروژنی به یکدیگر متصل می‌شوند. این ساختار باعث می‌شود هیالورونیک اسید بتواند مقادیر زیادی آب را حفظ کرده و به بافت‌های هم‌بند بدن انسان آب‌رسانی کند. با توجه ‌به نوع رفتار و ترکیب اسید، می‌توان هیالورونیک اسید را به دو دسته تقسیم کرد: هیالورونیک اسید خطی و اسید هیالورونیک عرضی یا کراس لینک.

اتصال عرضی یا کراس لینک به مولکول‌های هیالورونیک اسید خطی اجازه می‌دهد تا به یکدیگر متصل شوند تا ساختار‌های جدیدی متشکل از چندین رشته هیالورونیک اسید با وزن مولکولی بالاتر ایجاد شود.

تفاوت بین هیالورونیک اسید کراس لینک و اسید هیالورونیک خطی

هیالورونیک اسید خطی: در ابتدا هیالورونیک اسید اولین‌بار به‌صورت خطی مورد استفاده قرار گرفت و به بازار عرضه شد. هیالورونیک اسید خطی، از زنجیره‌های خطی بدون تغییر تشکیل شده است. این مولکول‌ها، پس از استخراج از کشت‌های باکتریایی، همان‌طور که هستند در محصول نهایی یافت می‌شوند. هیالورونیک اسید خطی را می‌توان به دو دسته‌ی دارای وزن مولکولی بالا و وزن مولکولی پایین طبقه‌بندی کرد.

هیالورونیک اسید کراس لینک: از سوی دیگر، هیالورونیک اسید کراس لینک، محصولات جدیدتری هستند و با ایجاد اتصالات عرضی بین چندین مولکول هیالورونیک اسید خطی در مرحله تولید، مشخص می‌شوند. کراس لینک‌ها، اتصالاتی عرضی هستند که زنجیره‌های متعددی را با هدف ایجاد ماکرومولکول‌های هیالورونیک اسید با اندازه بیشتر، وزن مولکولی بیشتر و در نتیجه چگالی و ماندگاری بیشتر به یکدیگر متصل می‌کنند.

لوازم آرایشی و هیالورونیک اسید کراس لینک

هیالورونیک اسید به‌دلیل خاصیت مرطوب‌کنندگی، ترمیم‌کنندگی و بازسازی‌کننده آن شناخته شده است. مزایای استفاده از محصولات هیالورونیک اسید روی پوست با توجه به وزن مولکولی و درصد استفاده از هیالورونیک اسید در محصولات آرایشی متفاوت است. ساختار مولکولی هیالورونیک اسید به آن اجازه می‌دهد تا مولکول‌های آب را ببندد و حفظ کند؛ بنابراین به حفظ خاصیت ارتجاعی پوست و تعادل آب در اپیدرم کمک می‌کند.