Hidrogels

Hidrogels ir polimērs, kam ir augsts ūdens saturs un tajā pašā laikā nav ūdenī šķīstošs. Viela kā polimērs sastāv no makromolekulām trīsdimensiju tīklā, kas kontaktā ar šķīdinātāju uzbriest un joprojām saglabā savu kohēziju. Hidrogelam ir nozīme brūču pārsēju, lēcu un implantu medicīniskajā tehnoloģijā.

Kas ir hidrogels

Hidrogels ir ūdenī saturošs un vienlaikus ūdenī nešķīstošs polimērs. Hidrogela molekulas ir ķīmiski savienotas, veidojot trīsdimensiju tīklus, piemēram, ar jonu vai kovalentām saitēm. Tos var arī fiziski savienot, veidojot tīklu, piemēram, iespiežot polimēru ķēdes. Ūdenī tie uzbriest iebūvētā un hidrofilā polimēra komponenta dēļ un tādējādi iegūst lielu tilpuma palielināšanos. Materiālā kohēzija paliek nemainīga.

Hidrogēli spēlē nozīmīgu skaitu biotehnoloģiju, piemēram, kontaktlēcu veidā. Sakarā ar to bioloģisko savietojamību un audiem līdzīgām mehāniskām īpašībām, tie ir lieliski piemēroti arī aktīvo sastāvdaļu ievadīšanai un brūču ārstēšanai.

Medicīnā termins hidrogēli apzīmē arī brūču pārsēju, kas izgatavots no želejām ar augstu ūdens saturu. Ūdens gēli sašķidrina mehānisku spēku iedarbībā. Brūču pārsēju nozīmē hidrogēlus sauc arī par hidrofiliem gēliem. Šajā kontekstā jānošķir hidrogēls un hidrokoloīds, kuram ir uzbriešanas līdzekļu matrica.

Formas, veidi un veidi

Ir daudz dažādu veidu un formu hidrogēlu izmantošanai."Gudrie hidrogeli" ir, piemēram, uzbriest molekulārie tīkli, kas šķīdinātājos pārvēršas par želeju un caur pietūkuma spēku var veikt mehānisku darbu. Šāda veida pārdomātu izturēšanos parāda tikai atsevišķi polimēru tīkli, kas selektīvi var reaģēt uz fizikālās vides mainīgo gradientu. Jutīgumu var sasniegt attiecībā uz temperatūru, pH vērtību vai jonu un vielas koncentrāciju.

Citas hidrogēlu pielietošanas jomas medicīnas tehnoloģijā ir mīkstas kontaktlēcas, acs iekšējās lēcas un plastmasas implanti. Šīs vielas atbilst izkliedes sistēmām un sastāv no vismaz diviem komponentiem. Parasti viens no komponentiem ir cieta viela, piemēram, želejošs vai sabiezējošs līdzeklis. Otrais komponents parasti atbilst ūdenim, ko izmanto kā disperģētāju.

Struktūra un funkcionalitāte

Hidrogels ir želejēts šķidrums, t.i., gēls, kas tiek ražots saskarē ar piemērotu uzbriešanas līdzekli, piemēram, celulozes atvasinājumu. Atšķirībā no oleogeļiem, visiem hidrogeļiem ir augsts ūdens saturs. Parasti kopējais ūdens saturs ir no 80 līdz 90 procentiem.

Hidrogels parasti ir bez taukiem, un tam ir ūdenī nešķīstošas ​​īpašības. Tas ir polimērs, t.i., ķīmiska viela, ko veido makromolekulas. Šīs makromolekulas veido noteikts skaits struktūrvienību, kuras tiek sauktas arī par konstitucionāli atkārtojošām vienībām.

Īpašības vārds "polimērs" burtiski nozīmē "sastāv no vienādām daļām". Polimēra molekulām nav jābūt identiskām. Fizioloģijā ir arī polimērs. Tās ir vielas, kuras tiek sintezētas intracelulāri un kalpo kā enerģijas krājumi olbaltumvielu, nukleīnskābju vai līdzīgu vielu veidā. Viņi pilda šūnu struktūras funkcijas, kā arī aktīvi darbojas vielmaiņā, atpazīst apstākļus un var izraisīt izmaiņas.

Polimēri kā biopolimēri ir nepieciešami pašai dzīvei. Tomēr šāda veida polimērs ir jānošķir no mākslīgi sintezētā hidrogela. Hidrogēlā makromolekulas savieno trīsdimensiju tīklā ar jonu vai kovalentām saitēm. No fiziskā viedokļa tie ir savstarpēji saistīti, veidojot polimēru ķēžu tīklu. Sakarā ar polimēru komponentiem, kuriem tie ir hidrofīlas īpašības, ūdens klātbūtnē tie parasti uzbriest līdz ievērojamam tilpuma palielinājumam, nezaudējot kohēziju tīklā.

Medicīnas tehnoloģijās izmantotie hidrogeli ir bioloģiski saderīgi un tiem piemīt mehāniskās īpašības, kas atgādina audu īpašības.

Jūs varat atrast savus medikamentus šeit

Medicīniskie un veselības ieguvumi

Hidrogelus lieto, lai ievadītu vietēji lietotas aktīvās sastāvdaļas, tie ir svarīgi implantācijas tehnoloģijā un tiek izmantoti sausu brūču vai reimatisko bojājumu ārstēšanai. Kā brūču pārsienamie materiāli, hidrogēliem ir dzesēšanas efekts. Turklāt ūdens iztvaikošanas dēļ tiem ir īslaicīgs mitrināšanas efekts un vienlaikus ilgtermiņā tiem ir žāvēšanas efekts.

Hidrogela brūču pārsēji nav lipīdu papildināšanas. Tie var saturēt aktīvo sastāvdaļu, un šajā formā tos izmanto noteiktu zāļu ievadīšanai slimību lokālai ārstēšanai. Atdzesēšana un dehidratācija ir vēlama, piemēram, kukaiņu kodumu, saules apdegumu, sporta traumu, reimatisma un nakts teļu krampju gadījumos. Hidrogēlus izmanto arī dažādu ādas slimību ārstēšanā.

Savukārt hidrogēlus, kas nesatur aktīvās vielas, izmanto mitru brūču kopšanai un galvenokārt šajā kontekstā izmanto, lai saglabātu tos mitrus. Šāda mitruma aizture notiek sausās nekrozes apstākļos, bet tā var arī atbalstīt vienkāršu brūču sadzīšanu granulācijas vai epitēlializācijas fāzē. Gēlu var uzklāt pats vai aizvērt zem brūces paliktņa.

Hidrogēlu nozīme medicīnā attiecas ne tikai uz brūču kopšanu. Hidrogeļi ļāva mīksto kontaktlēcu un intraokulāro lēcu izgudrošanu, jo tās tiek izmantotas kopš pagājušā gadsimta. Turklāt viņi ir atbalstījuši jauninājumus implantātu tehnoloģijā. Plastiskos implantus plastiskā ķirurģijā izmanto kā bojātu vai pilnībā iznīcinātu ķermeņa daļu aizvietotāju, un tie var arī kalpot esošo ķermeņa daļu palielināšanai, piemēram, kā krūšu implanti krūšu palielināšanai.