Hydrogel là một polyme có hàm lượng nước đồng thời không tan trong nước. Là một polyme, chất này bao gồm các đại phân tử trong một mạng lưới ba chiều phồng lên khi tiếp xúc với dung môi trong khi vẫn duy trì sự gắn kết. Hydrogel đóng một vai trò trong công nghệ y tế để băng vết thương, thấu kính và cấy ghép.
Hydrogel là gì?
Do tính tương hợp sinh học của chúng và các đặc tính cơ học giống như mô, hydrogel là lý tưởng để phân phối thuốc và chăm sóc vết thương. Hydrogel là một loại polymer có chứa nước và cũng không tan trong nước. Hydrogel phân tử được liên kết hóa học để tạo thành mạng ba chiều, ví dụ bằng liên kết ion hoặc cộng hóa trị. Chúng cũng có thể được liên kết vật lý để tạo thành một mạng lưới, ví dụ như bằng cách quấn vào các chuỗi polyme. Trong nước, chúng phồng lên do thành phần polyme kết hợp và ưa nước và do đó làm tăng cao khối lượng. Sự gắn kết vật chất vẫn không thay đổi. Hydrogel đóng một vai trò trong một số lượng đáng kể các phát triển công nghệ sinh học, ví dụ như ở dạng kính áp tròng. Tính tương hợp sinh học và các đặc tính cơ học giống như mô của chúng cũng làm cho chúng trở nên lý tưởng để phân phối thuốc và chăm sóc vết thương. Ví dụ, trong y học, thuật ngữ hydrogel cũng dùng để chỉ băng vết thương làm bằng gel có hàm lượng nước cao. Nước gel hóa lỏng dưới tác dụng của lực cơ học. Trong ý nghĩa của băng vết thương, hydrogel còn được gọi là ưa nước gel. Trong bối cảnh này, hydrogel nên được phân biệt với băng hydrocolloid, có một ma trận các chất trương nở.
Các hình thức, loại và các loại
Có rất nhiều loại và công dụng của hydrogel. Ví dụ: “Hydrogel thông minh” là các mạng lưới phân tử trương nở trở thành dạng gel trong dung môi và có thể thực hiện công cơ học thông qua lực trương nở của chúng. Hành vi thông minh của loại này chỉ được thể hiện bởi một số mạng polyme nhất định có thể phản ứng có chọn lọc với độ dốc của các biến môi trường vật lý. Độ nhạy có thể đạt được đối với nhiệt độ, pH, hoặc ion và chất tập trung. Các ứng dụng khác của hydrogel trong công nghệ y tế bao gồm mềm kính áp tròng, ống kính nội nhãn và nhựa cấy ghép. Các chất này tương ứng với các hệ phân tán và bao gồm ít nhất hai thành phần. Thông thường, một trong những thành phần là chất rắn như chất tạo gel hoặc chất làm đặc. Thành phần thứ hai thường tương ứng với nước, được sử dụng làm chất phân tán.
Cấu trúc và phương thức hoạt động
Hydrogel là một chất lỏng có gel, tức là gel được tạo ra khi tiếp xúc với chất trương nở thích hợp, chẳng hạn như dẫn xuất cellulose. Không giống như oleogel, tất cả các hydrogel đều có hàm lượng nước cao. Theo quy định, tổng hàm lượng nước là từ 80 đến 90 phần trăm. Hydrogel thường không có chất béo và có đặc tính không tan trong nước. Nó là một polyme, tức là một chất hóa học bao gồm các đại phân tử. Các đại phân tử này được tạo thành từ một số đơn vị cấu trúc nhất định, còn được gọi là đơn vị lặp lại cấu tạo. Tính từ "polyme" theo nghĩa đen có nghĩa là "được tạo ra từ các phần bằng nhau." Các phân tử của một polyme không nhất thiết phải giống nhau. Polymer cũng tồn tại trong sinh lý học. Đây là những chất được tổng hợp nội bào đóng vai trò là nguồn dự trữ năng lượng dưới dạng protein, axit nucleic hoặc các chất tương tự. Chúng thực hiện các chức năng của tế bào cấu trúc và cũng tích cực trong quá trình trao đổi chất, nhận biết trạng thái và có thể mang lại những thay đổi. Là chất tạo màng sinh học, polyme rất cần thiết cho sự sống. Tuy nhiên, phải phân biệt loại polyme này với hydrogel được tổng hợp nhân tạo. Trong hydrogel, các đại phân tử được liên kết bằng liên kết ion hoặc cộng hóa trị thành một mạng lưới ba chiều. Về mặt vật lý, chúng được quấn vào nhau để tạo thành một mạng lưới các chuỗi polyme. Do chứa các thành phần polyme có đặc tính ưa nước, chúng thường trương nở khi có nước đến mức tăng đáng kể khối lượng mà không làm mất sự gắn kết của họ trong mạng. Hydrogel cấp y tế tương thích sinh học và thể hiện các đặc tính cơ học gợi nhớ đến mô.
Các lợi ích y tế và sức khỏe
Hydrogel được sử dụng để quản lý các tác nhân ứng dụng tại chỗ, có liên quan đến kỹ thuật cấy ghép và được sử dụng để xử lý khô vết thương hoặc các tổn thương thấp khớp. Như băng vết thương, hydrogel có tác dụng làm mát. Ngoài ra, do sự bay hơi của nước, chúng có tác dụng ngậm nước trong thời gian ngắn, đồng thời có tác dụng làm khô trong thời gian dài. Băng vết thương hydrogel không tái bôi trơn. Chúng có thể chứa một thành phần hoạt tính và được sử dụng ở dạng này để sử dụng một số loại thuốc để điều trị bệnh tại chỗ. Làm mát và làm khô là mong muốn, ví dụ, trong bối cảnh Côn trung căn, cháy nắng, chấn thương thể thao, thấp khớp, và bê ban đêm chuột rút. Hydrogel hiện nay cũng được sử dụng trong điều trị các da bệnh tật. Đổi lại, hydrogel không có thành phần hoạt tính được sử dụng để làm ẩm chăm sóc vết thương và, trong bối cảnh này, chủ yếu được sử dụng để giữ vết thương ẩm ướt. Việc dưỡng ẩm như vậy diễn ra trong bối cảnh các vết hoại tử khô, nhưng cũng có thể hỗ trợ việc chữa lành các vết thương đơn giản vết thương trong giai đoạn tạo hạt hoặc biểu mô hóa. Gel có thể được áp dụng riêng hoặc được hoàn thành dưới băng vết thương. Tuy nhiên, tầm quan trọng của hydrogel trong y học không chỉ liên quan đến việc chăm sóc vết thương. Hydrogel đã cho phép phát minh ra kính áp tròng và kính nội nhãn, đã được sử dụng từ thế kỷ trước. Họ cũng đã hỗ trợ những tiến bộ trong công nghệ cấy ghép. Nhựa dẻo cấy ghép được các bác sĩ phẫu thuật thẩm mỹ áp dụng để thay thế các bộ phận cơ thể bị hư hỏng hoặc bị phá hủy hoàn toàn và cũng có thể dùng để tăng cường các bộ phận cơ thể hiện có, chẳng hạn như cấy ghép vú cho nâng ngực.
