Hüdrogeel

Hüdrogeel on polümeer, milles on kõrge veesisaldus ja mis samal ajal ei lahustu vees. Polümeerina koosneb aine kolmemõõtmelises võrgus olevatest makromolekulidest, mis paisuvad kontaktis lahustiga ja säilitavad siiski oma ühtekuuluvuse. Hüdrogeel mängib rolli haavasidemete, läätsede ja implantaatide meditsiinitehnoloogias.

Mis on hüdrogeel

Hüdrogeel on vees sisaldav ja samal ajal vees lahustumatu polümeer. Hüdrogeeli molekulid on keemiliselt ühendatud kolmemõõtmeliste võrkude moodustamiseks, näiteks ioonsete või kovalentsete sidemete abil. Neid saab ka füüsiliselt ühendada võrgu moodustamiseks, näiteks polümeeriahelate takerdumisega. Vees nad paisuvad sisseehitatud ja hüdrofiilse polümeerikomponendi tõttu ja saavad seega mahu suure kasvu. Materiaalne ühtekuuluvus jääb muutumatuks.

Hüdrogeelid mängivad olulist osa biotehnoloogia arengust, näiteks kontaktläätsede kujul. Biosobivuse ja koesarnaste mehaaniliste omaduste tõttu sobivad need ideaalselt ka toimeainete manustamiseks ja haavade raviks.

Meditsiinis tähistab termin hüdrogeelid ka kõrge veesisaldusega geelidest valmistatud haavasidet. Vesipõhised geelid vedelduvad mehaaniliste jõudude toimel. Haavasidemete all nimetatakse hüdrogeele ka hüdrofiilseteks geelideks. Selles kontekstis tuleb eristada hüdrogeeli ja hüdrokolloidsidet, millel on paisutavate ainete maatriks.

Kujundid, tüübid ja tüübid

Hüdrogeelide kasutamisel on palju erinevaid tüüpe ja vorme."Nutikad hüdrogeelid" on näiteks tursuvad molekulaarsed võrgud, mis muutuvad lahustites geeliks ja suudavad oma paisumisjõu kaudu mehaaniliselt töötada. Seda tüüpi nutikat käitumist näitavad ainult teatud polümeervõrgud, mis suudavad valikuliselt reageerida füüsikaliste keskkonnamuutujate gradiendile. Tundlikkust saab saavutada temperatuuri, pH väärtuse või ioonide ja aine kontsentratsiooni suhtes.

Muud hüdrogeelide rakendusalad meditsiinitehnoloogias on pehmed kontaktläätsed, silmasisene lääts ja plastimplantaadid. Need ained vastavad hajasüsteemidele ja koosnevad vähemalt kahest komponendist. Tavaliselt on üks komponentidest tahke aine, näiteks želeeriv või paksendav aine. Teine komponent vastab tavaliselt veele, mida kasutatakse dispergaatorina.

Struktuur ja funktsionaalsus

Hüdrogeel on geelistatud vedelik, st geel, mis valmistatakse kokkupuutel sobiva paisumisagensiga, näiteks tselluloosi derivaadiga. Erinevalt oleogeelidest on kõigis hüdrogeelides kõrge veesisaldus. Tavaliselt on kogu veesisaldus vahemikus 80–90 protsenti.

Hüdrogeel on tavaliselt rasvavaba ja sellel on vees lahustumatud omadused. See on polümeer, st kemikaal, mis koosneb makromolekulidest. Need makromolekulid koosnevad teatud arvust struktuuriüksustest, mida nimetatakse ka põhiseaduslikeks korduvateks ühikuteks.

Omadussõna "polümeer" tähendab sõna otseses mõttes "võrdsetest osadest koosnevat". Polümeeri molekulid ei pea olema identsed. Füsioloogias on ka polümeeri. Need on ained, mida sünteesitakse rakusiseselt ja mis toimivad energiavarudena valkude, nukleiinhapete või sarnaste ainete kujul. Nad täidavad raku struktuurifunktsioone ja on aktiivsed ka ainevahetuses, tunnevad ära tingimusi ja võivad põhjustada muutusi.

Biopolümeeridena on polümeerid olulised kogu eluks. Seda tüüpi polümeeri tuleb aga eristada kunstlikult sünteesitud hüdrogeelist. Hüdrogeelis on makromolekulid ühendatud ioonsete või kovalentsete sidemetega kolmemõõtmelises võrgus. Füüsikalises plaanis on need omavahel seotud, moodustades polümeeriahelate võrgu. Neis sisalduvate hüdrofiilsete omadustega polümeerikomponentide tõttu paisuvad nad tavaliselt vee juuresolekul märkimisväärselt mahu suurenemiseni, kaotamata oma sidusust võrgus.

Meditsiinitehnoloogias kasutatavad hüdrogeelid on biosobivad ja nende mehaanilised omadused meenutavad koe omadusi.

Ravimid leiate siit

Meditsiiniline ja tervislik kasu

Hüdrogeele kasutatakse lokaalselt manustatavate toimeainete manustamiseks, need on implantatsioonitehnoloogia jaoks olulised ja neid kasutatakse kuivade haavade või reumaatiliste kahjustuste raviks. Haavasidemetena on hüdrogeelidel jahutav toime. Lisaks on neil vee aurustumise tõttu lühiajaline niisutav toime ja samal ajal pikaajaliselt kuivatav toime.

Hüdrogeeli haavasidemed ei täienda lipiide. Need võivad sisaldada toimeainet ja neid kasutatakse sellisel kujul teatud ravimite manustamiseks haiguste lokaalseks raviks. Jahutamine ja dehüdratsioon on soovitavad näiteks putukahammustuste, päikesepõletuse, spordivigastuste, reuma ja öiste vasikamõrade taustal. Hüdrogeele kasutatakse ka erinevate nahahaiguste ravis.

Toimeainevabu hüdrogeele kasutatakse omakorda niiske haava hooldamiseks ja neid kasutatakse selles kontekstis peamiselt niiskena hoidmiseks. Niiskuse säilimine toimub kuiva nekroosi taustal, kuid võib toetada ka lihtsate haavade paranemist granuleerimise või epiteeli moodustumise faasis. Geeli võib kanda kas iseseisvalt või sulgeda haavapadja alla.

Hüdrogeelide tähtsus meditsiinis on oluline mitte ainult haavade hooldamisel. Hüdrogeelid võimaldasid pehmete kontaktläätsede ja silmasisese läätse leiutamist, kuna neid on kasutatud alates eelmisest sajandist. Lisaks on nad toetanud implantaaditehnoloogia edusamme. Plastilisi implantaate kasutatakse plastilise kirurgia abil kahjustatud või täielikult hävinud kehaosade asendamiseks ning need võivad olla ka olemasolevate kehaosade suurendamiseks, näiteks rindade suurendamiseks mõeldud rinnaimplantaatidena.