Hidrojeller
Hidrojeller, büyük miktarda suyu emebilen ve tutabilen hidrofilik polimerlerden oluşan üç boyutlu ağlardır. Bu malzemeler, yüksek su içeriği, biyouyumluluk ve ayarlanabilir mekanik özellikler dahil olmak üzere benzersiz bir özellik kombinasyonu sergiler. Yumuşaklık, elastiklik, şeffaflık, gözeneklilik gibi özelliklerinin haricinde pH’a, sıcaklığa ve ışığa karşı da duyarlı olan hidrojeller, biyouyumluluk ve biyobozunurluk özellikleri ile dikkatleri üzerine çekmektedir.
Hidrojellerin tarihçesine bakılacak olursa 1960’lı yıllarda hayatımıza kontakt lensler vasıtasıyla girmiştir. 1970-1980 arasındaki dönemde akıllı hidrojellerin keşfiyle beraber biyomedikal uygulamalarda kullanımı hız kazanmıştır. 2000 yılından günümüze kadar olan süreçte yapılan geliştirme çalışmaları nanoteknoloji üzerinde yoğunlaşmış olup biyosensörlerin geliştirilmesinin yanı sıra çevresel çalışmalarla devam etmiştir.
Sağlık sektöründeki kullanım alanları ve yeri kontakt lensler, sargı bezi ve pansuman malzemeleri, ilaç salım sistemleri ve doku mühendisliğidir. Su tutma ve sulama sistemleri, atık su arıtımı, gübre dağıtımı zirai ve çevresel kullanım alanlarındandır. Kozmetik ve kişisel bakım ürünlerindeyse maskelerde, jellerde, şampuanlarda ve kremlerde karşımıza çıkar. Gıda jelleri, yenilebilir kaplamalar ve kontrollü salım sistemleri hidrojellerin gıda endüstrisindeki uygulamalarıdır. Akıllı malzeme teknolojilerinde ise sensör ve aktüatörlerde, enerji depolamada, yapay kas gibi alanlarda yer edinmiştir. Bunların haricinde tekstil, inşaat ve veterinerlikte de hidrojel uygulamaları görülmektedir.
Hidrojeller kaynaklarına, yapılarına ve uyaranlara karşı duyarlılığına göre üç başlık altında gruplandırılabilir. Kaynaklarına göre hidrojeller doğal ve sentetik olmak üzere ikiye ayrılır. Yapılarına göre hidrojeller, iç içe geçen polimer ağları (IPN), homopolimer ve kopolimer hidrojellerdir. Uyaranlara karşı duyarlılığına göre hidrojeller, sıcaklığa duyarlı, pH’a duyarlı ve biyoduyarlı hidrojellerdir.
Hidrojel sentezi fiziksel ve kimyasal çapraz bağlar üzerinden gerçekleşir. Fiziksel çapraz bağlar yoluyla gerçekleşenlerin alt başlıklara bölünmüş hali aşağıdaki gibidir.
- Hidrojen bağları
- Amfifilik aşılama ve blok polimerler
- Kristalizasyonla çapraz bağlama
- Van der Waals kuvvetleriyle çapraz bağlama
- Hidrofobik etkileşimlerle çapraz bağlama
- İyonik bağlarla çapraz bağlama
Kimyasal çapraz bağlar yoluyla gerçekleşenlerin alt başlıkları aşağıda listelendiği gibidir.
- Tamamlayıcı grupların kimyasal reaksiyonları
- Çapraz bağlama için yoğunlaşma reaksiyonları
- Yüksek enerjili radyasyonla çapraz bağlama
- Serbest radikal polimerizasyonuyla çapraz bağlama
- Enzim bazlı çapraz bağlama
Hidrojellerin gelecekteki konumu nanoteknoloji ve biyomühendisliğin ilerleme hızıyla paralel olacaktır. Biyomimetikten ilham alarak doğal dokuların özelliklerini taklit eden hidrojeller geliştirme, akıllı hidrojelleri çevresel değişiklikleri algılayıp tepki verebilecek şekilde duyarlılaştırarak yeniden tasarlama, canlı sağlığı ve güvenliği için risk barındırmayacak, toksik olmayan hidrojellerin biyouyumluluğunu geliştirme ve yaygınlaştırma halihazırda devam eden çalışmalardır.
KAYNAKÇA
Ahmed, E. M. (2015). Hydrogel: Preparation, characterization, and applications: A review. Journal of Advanced Research
Akhtar, M. F., Hanif, M., & Ranjha, N. M. (2016). Methods of synthesis of hydrogels… A review. Saudi Pharmaceutical Journal, 24(5), 554-559.
Buwalda, S. J., Boere, K. W., Dijkstra, P. J., et al. (2014). Hydrogels in Biomedical Applications: Advancements and Challenges. European Polymer Journal, 53, 178–191.
Caló, E., & Khutoryanskiy, V. V. (2015). Biomedical applications of hydrogels: A review of patents and commercial products. European Polymer Journal, 65, 252-267.
Hoffman, A. S. (2012). Hydrogels for Biomedical Applications. Journal of Controlled Release, 6(3), 149–162
Peppas, N. A. (2000). Hydrogels in Medicine and Pharmacy. CRC Press.
Gülşah Uğur
Gebze Teknik Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümü
3. Sınıf Temsilcisi
ellerine sağlıkk 🤍