A hidrogél egy olyan polimer, amely nagy mennyiségben tartalmaz víz és ugyanakkor nem oldódik vízben. Polimerként az anyag háromdimenziós hálózatban lévő makromolekulákból áll, amelyek az oldószerrel érintkezve megduzzadnak, miközben megőrzik a kohéziót. A hidrogél szerepet játszik a sebkötözők, lencsék és implantátumok.
Mi az a hidrogél?
Biokompatibilitása és szövetszerű mechanikai tulajdonságai miatt a hidrogélek ideálisak a gyógyszer bejuttatásához és sebkezelés. A hidrogél egy polimer, amely tartalmaz víz és vízben sem oldódik. Hidrogél molekulák kémiailag háromdimenziós hálózatokká kapcsolódnak, például ionos vagy kovalens kötésekkel. Fizikailag is összekapcsolhatók egy hálózat kialakításával, például a polimer láncok összefonódásával. Ban ben víz, beépített és hidrofil polimer komponens hatására megduzzadnak, és ezáltal nagy mértékben megnövekednek kötet. Az anyagi kohézió változatlan marad. A hidrogélek jelentős számú biotechnológiai fejlesztésben játszanak szerepet, például kontaktlencse. Biokompatibilitásuk és szövetszerű mechanikai tulajdonságaik ideálisak a gyógyszer bejuttatásához és sebkezelés. Például az orvostudományban a hidrogélek kifejezés a belőle készült sebkötözésre is utal gélek amelyeknek magas a víztartalma. A vizes gélek mechanikai erők hatására cseppfolyósodik. A sebkötések értelmében a hidrogéleket hidrofilnek is nevezik gélek. Ebben az összefüggésben meg kell különböztetni a hidrogélt a hidrokolloid öntettel, amelynek duzzadó szerek mátrixa van.
Formák, típusok és fajták
A hidrogélek sokféle típusa és felhasználása létezik. Az „intelligens hidrogélek” például duzzadó molekulahálózatok, amelyek az oldószerben géllé válnak, és duzzadási erejük révén mechanikai munkát tudnak végezni. Az ilyen típusú intelligens viselkedést csak bizonyos polimer hálózatok mutatják be, amelyek szelektíven reagálhatnak a fizikai környezeti változók gradiensére. A hőmérséklet, a pH vagy az ion és az anyag érzékenysége elérhető koncentráció. A hidrogélek egyéb alkalmazási területei az orvostechnikában a lágy kontaktlencse, intraokuláris lencsék és műanyag implantátumok. Ezek az anyagok megfelelnek a diszperziós rendszereknek és legalább két komponensből állnak. Általában az egyik komponens szilárd anyag, például gélképző szerek vagy sűrítők. A második komponens általában a víznek felel meg, amelyet diszpergálószerként használnak.
Felépítés és működési mód
A hidrogél egy gélesített folyadék, azaz egy gél, amelyet megfelelő duzzasztószerrel, például cellulózszármazékkal érintkezve állítanak elő. Az oleogélektől eltérően minden hidrogél magas víztartalmú. Általános szabály, hogy a teljes víztartalom 80 és 90 százalék között van. A hidrogél általában zsírmentes és vízben nem oldódó tulajdonságokkal rendelkezik. Ez egy polimer, azaz kémiai anyag, amely makromolekulákból áll. Ezek a makromolekulák bizonyos számú szerkezeti egységből állnak, más néven alkotmányismétlő egységekként. A „polimer” jelző szó szerint azt jelenti, hogy „egyenlő részekből épül fel”. A molekulák polimereknek nem kell azonosnak lenniük. A polimer a fiziológiában is létezik. Ezek intracellulárisan szintetizált anyagok, amelyek energia formájában raktárként szolgálnak fehérjék, nukleinsavak vagy hasonló anyagok. Eleget tesznek a sejtek szerkezeti funkcióinak, és aktívak az anyagcserében is, felismerik az állapotokat és változásokat idézhetnek elő. Biopolimerként a polimerek elengedhetetlenek az élethez. Ezt a típusú polimert azonban meg kell különböztetni a mesterségesen szintetizált hidrogéltől. A hidrogélben a makromolekulák ionos vagy kovalens kötésekkel kapcsolódnak egy háromdimenziós hálózatba. Fizikailag összekeverednek, hogy polimerlánc-hálózatot képezzenek. A bennük található hidrofil tulajdonságú polimer komponensek miatt általában víz jelenlétében jelentős mértékben megduzzadnak kötet anélkül, hogy elveszítenék kohéziójukat a hálózatban. Az orvosi minőségű hidrogélek biokompatibilisek, és mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek a szövetre emlékeztetnek.
Orvosi és egészségügyi előnyök
A hidrogéleket helyileg alkalmazott szerek beadására használják, relevánsak az implantációs technikák szempontjából, és száraz kezelésre használják sebek vagy reumás elváltozások. Sebkötözőként a hidrogélek hűsítő hatásúak. Ezenkívül a víz párolgása miatt rövid ideig hidratáló hatást mutatnak, ugyanakkor hosszú távon szárító hatást fejtenek ki. A hidrogél sebkötözők nem kenik meg újra. Tartalmazhatnak hatóanyagot, és ebben a formában alkalmazzák bizonyos gyógyszerek helyi betegségek kezelésére történő beadását. Hűtés és szárítás kívánatos, például a következőkkel: rovarcsípések, leégés, sport sérülések, reumaés az éjszakai borjú görcsök. A hidrogéleket ma már különféle kezelésekben is alkalmazzák bőr betegségek. Viszont nedvességhez aktív hatóanyagok nélküli hidrogéleket használnak sebkezelés és ebben az összefüggésben elsősorban megtartásra szolgálnak sebek nedves. Az ilyen hidratálás száraz nekrózissal összefüggésben zajlik, de támogathatja az egyszerű gyógyulását is sebek a granulációs vagy az epithelizációs szakaszban. A gélt akár önmagában is felvihetjük, akár egy sebkötöző alá helyezve. Azonban a hidrogélek jelentősége az orvostudományban nemcsak a sebkezelés szempontjából releváns. A hidrogélek lehetővé tették a lágy találmány feltalálását kontaktlencse és az intraokuláris lencsék, amelyeket a múlt század óta használnak. Támogatták az implantációs technológia fejlődését is. Műanyag implantátumok plasztikai sebészek alkalmazzák a sérült vagy teljesen megsemmisült testrészek pótlására, és a meglévő testrészek bővítésére is szolgálhatnak, mint pl mellimplantátumok mert mellnagyobbítás.
