هیدروژل (ابر جاذب)

هیدروژل ها دسته ای از مواد پلیمری با ساختار شبکه ای (پیوندهای عرضی فیزیکی یا شیمیایی) هستند که قابلیت تورم و جذب آب بالایی دارند.

پیشتر دانستید که از چه موادی و چه روشی برای ساخت هیدروژل ها می توانید استفاده  کنید.

1- 10 گرم سود (NaOH)

2- 10 گرم اوره (Urea)

3-  15 گرم پکتین (Pectin)

4- 10 گرم سلولز (Cellulose)

5- 10 سی سی اپی کلروهایدرین (epichlorohydrin) 

این خصوصیت هیدروژل ها را از سایر پلیمرها متمایز می سازد. پیوندهای عرضی فیزیکی می توانند بوسیله درهم گره خوردگی زنجیرها، ایجاد بلور در ساختار پلیمر و یا برهمکنش های ضعیف مثل پیوند هیدروژنی یا واندروالسی تشکیل شوندکه در شکل زیر نمایی ازاین پیوند ها دیده می شود.

هیدروژل ها شبکه های سه  بعدی آبدوست و دارای اتصالات عرضی هستند که در تماس با آب متورم می شوند اما حل نمی گردند. این ترکیبات می توانند اشکال فیزیکی مختلفی شامل ورقه، میکروذره، نانوذره، ساختار پوششی و فیلم داشته باشند

محققان دانشگاه MIT، اخیرا روش هایی برای جلوگیری از خشک شدن این هیدروژل ها یافته اند تا با این روش بتوانند لنزهای تماسی تولید کنند که در اثر دور ماندن از محیط مرطوب و به مدت طولانی، خشک نشوند. علاوه بر این، بتوانند با استفاده از این ژل های خشک نشدنی، دستگاه های میکرو سیال چسبناک، بیو الکترونیک های انعطاف پذیر و حتی پوست های مصنوعی را طراحی و تولید کنند.

پلیمرهای الاستومتر همچون لاستیک و سیلیکون، مانند هیدروژل ها چسبنده هستند اما نسبت به آب نفوذ ناپذیرند و نمی توانند آب را جذب کنند. بنابراین در صورتی که پوشش های هیدروژل با یک لایه نازک از مواد الاستیکی پوشانده شوند، این پوشش یک مانع برای به دام انداختن آب ایجاد می کند و ژل را مرطوب، انعطاف پذیر و محکم نگه می دارد.

نتایج این تحقیق که در مجله Nature Communications منتشر شده است حاکی از الهام محققان برای طراحی هیدروژل ها طبق مشخصاتی از پوست انسان است. در پوست طبیعی، یک لایه پوست خارجی به نام (اپیدرمی) روی یک لایه از عروق داخلی به نام 'درمی' قرار می گیرد. اپیدرم همچون یک سپر محافظ است و از عروق و شبکه اعصاب به خوبی مراقبت می کند. همچنان که می تواند از خشک شدن ماهیچه ها، عضلات و اندام های داخلی بدن جلوگیری کند.

ساختار شبکه هیدروژل ها می تواند ماکرومتخلخل (macroporous)، میکرومتخلخل (microporous) یا غیر متخلخل (nonporous) باشد. هیدروژل های ماکروم تخلخل منافذ بزرگی در ابعاد 0.1 تا 1 میکرومتر دارند. این هیدروژل ها داروی به دام افتاده درون خلل و فرج خود را از طریق مکانیسمی که بستگی به ضریب پخش دارو دارد آزاد می کنند. هیدروژل های میکرومتخلخل منافذ کوچکی در محدوده ی 10 تا 100 نانومتر دارند و داروی داخل آنها از طریق فرآیندهای انتشار و جریان همرفت مولکولی آزاد می شود.

هیدروژل های غیر متخلخل ساختارهای غربال مانند در ابعاد درشت مولکول محسوب می شوند که منافذ آنها 1 تا 10 نانومتر است و از طریق ایجاد اتصالات عرضی در زنجیره  های تکپار (monomer) تشکیل می گردند. در این ساختارها آزاد سازی دارو فقط از طریق مکانیسم انتشار صورت می گیرد

بسپارهای ابرجاذب زیرگروه خانواده هیدروژل ها می باشند و محصولات ایجاد شده از این مواد بسیار متنوع است و  بسته به ماده به کار رفته در ابرجاذب ها که باعث تفاوت در ساختار آنها می شود، کاربرد و خواص متفاوتی را می توان از آنها انتظار داشت که مصارف گسترده را شامل می شوند.

- کاهش میزان پساب (باقیمانده آبیاری) در انواع کشت ها
- آبیاری فضای سبز و جنگل کاری ها با استفاده بهینه از آب (کاهش هزینه های آبیاری)
- حفاظت خاک های حساس به فرسایش
- افزایش رطوبت خاک به منظور جلوگیری از تنش های ناشی از نوسانات رطوبتی
- کشت بدون خاک (مثل قارچ ها) و هیدروپونیک

کاربردهای دیگر

- تهیه پوشش برای زخم ها
- تهیه چشم مصنوعی
- درمان جراحی انواع اِدِم (آماس یا تجمع غیرطبیعی مایع در فضای بین یاخته ای بافت های بدن)
- تجهیزات و مواد در تماس با خون
- مهندسی بافت
- صنایع غذایی و بسته بندی
- صنعت بتن
منبع: http://zistboom.com