Hidrogels ir polimērs, kas satur lielu daudzumu ūdens un tajā pašā laikā nešķīst ūdenī. Viela kā polimērs sastāv no makromolekulām trīsdimensiju tīklā, kas uzbriest saskarē ar šķīdinātāju, vienlaikus saglabājot kohēziju. Hidrogelam ir nozīme medicīnas tehnoloģijās brūču pārsējiem, lēcām un implanti.
Kas ir hidrogēls?
Pateicoties to biosaderībai un audiem līdzīgajām mehāniskajām īpašībām, hidrogeļi ir ideāli piemēroti zāļu piegādei un brūču kopšana. Hidrogels ir polimērs, kas satur ūdens un arī nešķīst ūdenī. Hidrogels molekulas ir ķīmiski saistīti, veidojot trīsdimensiju tīklus, piemēram, ar jonu vai kovalentām saitēm. Tos var arī fiziski sasaistīt, veidojot tīklu, piemēram, sapinot polimēru ķēdes. In ūdens, tie uzbriest iestrādāta un hidrofīla polimēra komponenta dēļ un tādējādi iegūst lielu tilpums. Materiālā kohēzija paliek nemainīga. Hidrogeliem ir nozīme daudzos biotehnoloģiskos procesos, piemēram, kontaktlēcas. To bioloģiskā savietojamība un audiem līdzīgās mehāniskās īpašības padara tos arī ideālus zāļu piegādei un brūču kopšana. Piemēram, medicīnā termins hidrogēli attiecas arī uz brūču pārsēju, kas izgatavots no gēli ar augstu ūdens saturu. Ūdens gēli mehānisko spēku iedarbībā sašķidrināt. Brūču pārsēju nozīmē hidrogēlus sauc arī par hidrofiliem gēli. Šajā kontekstā hidrogēls būtu jānošķir no hidrokoloīdu pārsējs, kurai ir pietūkuma līdzekļu matrica.
Veidlapas, veidi un veidi
Ir ļoti dažādi hidrogelu veidi un izmantošanas veidi. Piemēram, “viedie hidrogeļi” ir uzbriestošie molekulārie tīkli, kas kļūst par šķīdinātāja gēlu un ar savu uzpūšanās spēku var veikt mehānisku darbu. Šāda veida gudru izturēšanos demonstrē tikai daži polimēru tīkli, kas var selektīvi reaģēt uz fizisko vides mainīgo gradientu. Jutīgumu var sasniegt temperatūrai, pH līmenim vai jonam un vielai koncentrācija. Citi hidrogelu pielietojumi medicīnas tehnoloģijās ietver mīksto kontaktlēcas, intraokulāras lēcas un plastmasa implanti. Šīs vielas atbilst dispersijas sistēmām un sastāv no vismaz divām sastāvdaļām. Parasti viena no sastāvdaļām ir cieta viela, piemēram, želējošie līdzekļi vai biezinātāji. Otrais komponents parasti atbilst ūdenim, ko izmanto kā disperģētāju.
Struktūra un darbības režīms
Hidrogels ir želejveida šķidrums, ti, gēls, ko ražo saskarē ar piemērotu uzpūšanās līdzekli, piemēram, celulozes atvasinājumu. Atšķirībā no oleogeliem visiem hidrogēliem ir augsts ūdens saturs. Parasti kopējais ūdens saturs ir no 80 līdz 90 procentiem. Hidrogēls parasti nesatur taukus un tam piemīt ūdenī nešķīstošas īpašības. Tas ir polimērs, ti, ķīmiska viela, kas sastāv no makromolekulām. Šīs makromolekulas veido noteikts skaits struktūrvienību, kas pazīstamas arī kā konstitucionāli atkārtojošās vienības. Īpašības vārds “polimērs” burtiski nozīmē “izveidots no vienādām daļām”. The molekulas polimēra daļām nav jābūt identiskām. Polimērs pastāv arī fizioloģijā. Tās ir intracelulāri sintezētas vielas, kas kalpo kā enerģijas krājumi proteīni, nukleīnskābes vai līdzīgas vielas. Viņi pilda šūnu strukturālās funkcijas un aktīvi darbojas arī metabolismā, atpazīst stāvokļus un var izraisīt izmaiņas. Kā biopolimēri, polimēri ir svarīgi pašai dzīvei. Tomēr šāda veida polimērs ir jānošķir no mākslīgi sintezētā hidrogēla. Hidrogēlā makromolekulas ar jonu vai kovalentu saitēm savieno trīsdimensiju tīklā. Fiziski tie ir sapinušies, veidojot polimēru ķēžu tīklu. Pateicoties polimēru komponentiem ar hidrofilām īpašībām, kuras tie satur, tie parasti ūdens klātbūtnē uzbriest līdz ievērojamam tilpums nezaudējot savu kohēziju tīklā. Medicīniskās klases hidrogeli ir bioloģiski savietojami un tiem piemīt mehāniskas īpašības, kas atgādina audus.
Medicīniskās un veselības priekšrocības
Hidrogēlus izmanto lokāli lietojamu līdzekļu ievadīšanai, tie ir svarīgi implantācijas paņēmieniem un tiek izmantoti sausu apstrādei brūces vai reimatiskiem bojājumiem. Kā brūču pārsēji hidrogēliem ir dzesēšanas efekts. Turklāt ūdens iztvaikošanas dēļ tiem ir īslaicīga mitrinoša iedarbība un tajā pašā laikā tiem ir žāvējošs efekts ilgtermiņā. Hidrogēla brūču pārsēji nav atkārtoti ieeļļojami. Tie var saturēt aktīvo sastāvdaļu un tiek izmantoti šajā formā, lai ievadītu noteiktus medikamentus, lai lokāli ārstētu slimības. Atdzesēšana un žāvēšana ir vēlama, piemēram, kukaiņu kodumi, saules apdegums, sporta traumas, reimatismsun nakts teļš krampji. Hidrogēlus tagad izmanto arī dažādu ārstēšanā āda slimības. Savukārt mitrināšanai izmanto hidrogēlus bez aktīvām sastāvdaļām brūču kopšana un šajā kontekstā tos galvenokārt izmanto, lai saglabātu brūces mitrs. Šāda mitrināšana notiek sausu nekrozes apstākļos, bet tā var arī atbalstīt vienkāršo brūces granulēšanas vai epitēlizācijas fāzē. Gelu var lietot gan atsevišķi, gan ievietot komplektā zem brūces pārsēja. Tomēr hidrogelu nozīme medicīnā attiecas ne tikai uz brūču kopšanu. Hidrogeļi ir ļāvuši izgudrot mīksto kontaktlēcas un intraokulārās lēcas, kas tiek izmantotas kopš pagājušā gadsimta. Viņi ir atbalstījuši arī implantācijas tehnoloģijas attīstību. Plastmasa implanti lieto plastikas ķirurgi, lai aizstātu bojātās vai pilnībā iznīcinātās ķermeņa daļas, un tās var arī izmantot, lai palielinātu esošās ķermeņa daļas, piemēram, krūšu implanti forums krūšu palielināšana.
