Hydrożel – nowe perspektywy

hydrogel

Czym właściwie jest hydrożel? Słowem wstępu to układ koloidalny w którym fazą zdyspergowaną (rozproszoną) jest woda a fazą rozpraszającą (formującą) są głównie polimery naturalne, sztuczne czy też ich modyfikacje. Najbardziej pospolitym przykładem takiego koloidu jest galaretka z żelatyny. Na świecie prowadzi się coraz to intensywniejsze badania w zawiązku z hydrożelami ze względu na ich niezwykłe własności, znajdując dla nich nowe zastosowania.

Jest elastyczny, syntetyczny, gąbczasty, składa się w większości z wody i jest niemalże tak twardy jak guma. Wbrew pozorom nie jest to “Flubber” – bohater filmu z 1997 roku – lecz hydrożel, a naukowcy z University of Akron pracują nad nowymi zastosowaniami produktu na bazie polimerów dla biomedycyny. Dr. Jie Zheng profesor inżynierii chemicznej i biomolekularnej oraz Dr. Robert Weiss, Hezzleton E. Simmons profesor oraz przewodniczący katedry inżynierii polimerów, przyczynili się ostatnio do zdecydowanego wzrostu badań w dziedzinie hydrożeli. Galaretowata substancja która ze względu właśnie na swoją twardość a zarazem elastyczność posiada wiele zastosowań w biomedycynie takich jak np. odbudowa chrząstek, implanty do chirurgii nieinwazyjnej oraz transportu leków wewnątrz organizmu.

Upraszczanie procesu produkcji 

Odkąd Dr. Jie Zheng stwierdził “wszystkie istniejące dotychczas metody wytwarzania hydrożeli podwójnie sieciowanych obejmują proces składający się z wielu żmudnych kroków, charakteryzujących się czasochłonnością” jego zespół wychodząc na przeciw temu opracował prostą, skuteczną i przeprowadzaną w jednym naczyniu metodę syntezy hydrożeli składających się z dwóch sieci łańcuchów polimerowych z których jeden jest sztywny a drugi elastyczny. Dr. Zheng nie tylko dokonał przełomu w wydajności procesu syntezy hydrożeli ale również stworzył bardziej skomplikowane układy koloidalne. Większość hydrożeli jest słaba i krucha “cierpią” na niską wytrzymałość mechaniczną, udarność a także ograniczoną ciągliwość i możliwości odzysku.

Substancje wytworzone przez zespół badaczy z University of Akron wykazują wysokie własności mechaniczne a także umiejętność formowania dowolnych kształtów co czyni je obiecującymi zamiennikami dla tkanek miękkich takich jak chrząstki, ścięgna, mięśnie i naczynia krwionośne. Weiss stworzył bardziej zaawansowane hydrożele z pamięcią kształtu, które pod wpływem działania bodźca zewnętrznego np. temperatury, światła, wilgoci, lub pola elektrycznego odzyskują swój pierwotny kształt sprzed odkształcenia.

Zalety “zmiennokształtnych”

Hydrożele z pamięcią kształtu są stymulowane termicznie, co oznacza że pod wpływem ciepła rozciągają się a następnie po ochłodzeniu wracają do początkowych wymiarów. Biozgodne hydrożele z pamięcią kształtu mają ogromny potencjał który znajdzie zastosowanie w chirurgii mało inwazyjnej oraz transporcie leków. ” Pamięć kształtu może być wykorzystana w mało inwazyjnym rozmieszczeniu zwartych urządzeń czy też implantów które pod wpływem bodźca zewnętrznego przybiorą odpowiednio wymagany kształt, na przykład hydrożel może zostać umieszczony w ciele człowieka a po adsorpcji płynów ustrojowych może rozszerzyć się do pożądanego kształtu, wypełniając w ten sposób ranę lub zastąpić tkankę” – mówi Dr. Weiss. Przepuszczalne hydrożele mogą być napełniane lekami niczym gąbka, następnie umieszczone w ciele ulegną biodegradacji i uwolnią medykamenty zamknięte w porach.

Źródło:
[1] “A Robust, One-Pot Synthesis of Highly Mechanical and Recoverable Double-Network Hydrogels Using Thermo-Reversible Sol-Gel Polysaccharide,”co-authored by Zheng and his UA research colleagues, Qiang Chen, Lin Zhu, Chao Zhao and Qiuming Wang, was published June 14, 2013, online in Advanced Materials.
[2] “Mechanically Tough, Thermally Activated Shape Memory Hydrogels,” on Jan. 7, 2013, in ACS Macro Letters.
[3] Imobilising enzymes by tjmwatson, flickr.com, CC BY 2.0

Dodaj pierwszy komentarz

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *