علم عمومی ساده: درک کنید هیدروژل در 1 دقیقه چیست؟ آن برای چه کاری استفاده می شود؟

[تعریف علم]

هیدروژل ها شبکه ای از زنجیره های پلیمری آب دوست هستند که ژل های کلوئیدی نامیده می شوند و در آنها آب پراکندگی است. نرم افزار سه بعدی به دلیل زنجیرهای پلیمری آب دوست است که با اتصال متقابل به هم متصل می شوند. به دلیل اتصال متقابل ، یکپارچگی ساختاری شبکه هیدروژل با غلظت بالای آب حل نمی شود (doi: 10.1021/acs.jchemed.6b00389). شبکه های پلیمری طبیعی یا مصنوعی نیز بسیار جاذب هستند (می توانند بیش از 90 درصد آب داشته باشند). اصطلاح "هیدروژل" برای اولین بار در 1894 در ادبیات ظاهر شد (doi: 10.1007/BF01830147). در ابتدا ، تحقیقات روی هیدروژل ها بر روی این شبکه پلیمری شیمیایی متقاطع نسبتاً ساده متمرکز بود تا ویژگی های اساسی آن مانند سینتیک تورم/تورم و تعادل ، انتشار املاح ، انتقال فاز حجمی و اصطکاک کشویی و تحقیق در مورد چنین کاربردهایی را مورد مطالعه قرار دهد. مانند چشم پزشکی و تحویل دارو. با توسعه مداوم تحقیقات هیدروژل ، تمرکز آن از شبکه های ساده به شبکه های "پاسخ" تغییر یافته است. در این مرحله ، هیدروژل های مختلفی که می توانند به تغییرات شرایط محیطی مانند pH ، دما و میدان های الکتریکی و مغناطیسی پاسخ دهند ، توسعه یافته اند. یک محرک هیدروژل که به میدانهای الکتریکی و مغناطیسی پاسخ می دهد پیشنهاد شده است. با این حال ، هیدروژل ها در آن زمان معمولاً از نظر مکانیکی بسیار نرم یا شکننده بودند ، که کاربردهای بالقوه آنها را تا حد زیادی محدود می کرد. با ظهور هزاره جدید ، هیدروژل ها نیز با پیشرفت های چشمگیر در خواص مکانیکی خود وارد عصر جدیدی شده اند. این موفقیت منجر به مطالعات بین رشته ای زیادی در مورد هیدروژل ها شده است. امروزه می توان از انواع روش های شیمیایی با ساختارهای مصرف کننده انرژی برای ساخت هیدروژل هایی که از ماهیچه ها و غضروف ها قوی تر هستند استفاده کرد. علاوه بر این ، عملکردهای دیگری مانند خود ترمیم ، پاسخ های محرک متعدد ، چسبندگی ، خیس شدن فوق العاده و غیره را نیز بدست می آورد. توسعه نوآورانه هیدروژل قوی کاربردهای بالقوه این ماده را در زمینه های مختلف ، از جمله روبات های نرم ، مصنوعی ، بسیار گسترش داده است. اندام ها ، پزشکی احیا کننده و غیره (doi: /10.1021/acs.macromol.0c00238).

【هدف اصلی

1. داربست در مهندسی بافت (doi: 10.1002/advs.201801664).

2. هنگامی که به عنوان داربست استفاده می شود ، هیدروژل ممکن است حاوی سلول های انسانی برای ترمیم بافت ها باشد. آنها از محیط کوچک سه بعدی سلول ها تقلید می کنند (doi: 10.1039/C4RA12215).

3. از چاه های پوشیده از هیدروژل برای کشت سلولی استفاده کنید (doi: 10.1126/science.1116995).

4. هیدروژل های حساس به محیط زیست (که به آنها "ژل های هوشمند" یا "ژل های هوشمند" نیز گفته می شود). این هیدروژل ها می توانند تغییرات pH ، دما یا غلظت متابولیت را حس کرده و این تغییرات را آزاد کنند (doi: 10.1016/j.jconrel.2015.09.011).

5. هیدروژل تزریقی ، که می تواند به عنوان حامل دارو برای درمان بیماریها یا حامل سلولی برای اهداف بازسازی یا مهندسی بافت مورد استفاده قرار گیرد (doi: 10.1021/acs.biomac.9b00769).

6. سیستم تحویل دارو با انتشار پایدار. از قدرت یون ، pH و دما می توان به عنوان محرک هایی برای کنترل ترشح دارو استفاده کرد (doi: 10.1016/j.cocis.2010.05.016).

7. فراهم آوردن جذب بافتهای نکروزه و فیبروتیک ، چربی زدایی و دبریدمان

8. هیدروژل هایی که به مولکول های خاصی واکنش نشان می دهند (مانند گلوکز یا آنتی ژن ها) می توانند به عنوان حسگرهای زیستی یا DDS (doi: 10.1021/cr500116a) استفاده شوند.

9. پوشک های یکبار مصرف می توانند ادرار را جذب کرده یا در نوار بهداشتی قرار دهند (doi: 10.1016/j.eurpolymj.2014.11.024).

10. لنزهای تماسی (هیدروژل سیلیکون ، پلی اکریل آمید ، هیدروژل حاوی سیلیکون).

11. الکترودهای پزشکی EEG و ECG با استفاده از هیدروژل های متشکل از پلیمرهای متقاطع (پلی اتیلن اکسید ، polyAMPS و پلی وینیل پیرولیدون).

12. مواد منفجره هیدروژل.

13. تجویز و تشخیص رکتوم.

14. بسته بندی نقاط کوانتومی.

15. ایمپلنت سینه (تقویت سینه).

16. چسب.

17. ذرات مورد استفاده برای حفظ رطوبت خاک در مناطق خشک.

18. پانسمان برای التیام سوختگی یا سایر زخم هایی که سخت ترمیم می شوند. ژل زخم در ایجاد یا حفظ محیط مرطوب بسیار مفید است.

19. ذخیره سازی دارو برای مصارف خارجی ؛ به ویژه داروهای یونی که توسط iontophoresis تحویل داده می شوند.

20. ماده ای که بافت مخاط حیوانات را شبیه سازی می کند و برای آزمایش خواص چسبندگی مخاط سیستم های انتقال دارو استفاده می شود (doi: 10.1039/C5CC02428E).

21. تولید برق حرارتی. هنگامی که با یون ها ترکیب می شود ، می تواند گرمای دستگاه های الکترونیکی و باتری ها را دفع کرده و تبادل گرما را به بار الکتریکی تبدیل کند.

【پیشرفت فعلی ما

در حال حاضر ، کاربردهای هیدروژل ما عمدتا در زیبایی و درمان پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد و از نظر فناوری موقعیت پیشرو در صنعت هیدروژل را در داخل و خارج از کشور حفظ می کند و QA \ QC پایدار است.