HİDROJELLER

HİDROJELLER

1. Hidrojeller Nedir?

Hidrojeller, yüksek oranda suyu bünyesine alarak “şişme” özelliği gösterebilen çapraz bağlı homo ya da kopolimerik sistemlerdir. Suda çözünmeyip şişebilen yani suyun büyük kısmını yapıları içerisine de alabilen, üç boyutlu polimerik şebekeler olup jelatin, ağar ve alginatlar gibi hem doğal hem de sentetik polimerleri kapsamaktadır. Suda bir denge hacmine kadar şişerler fakat şekillerini korurlar. Hidrojellerin absorpladığı su miktarı oldukça büyüktür ve hatta kendi ağırlığının 1000 katına kadar ulaşabilir. Bu nedenle son yıllarda çok çeşitli alanlarda kullanılmaktadırlar.

      Esin Kaynağı; Midedeki epitel hücreleri son derece asidik olan mide özsuyundan jeller sayesinde korunurlar. Kan pıhtısı da fibrinojen monomerinin enzimlerin yol açtığı bir seri tepkimeyle polimerleşmesi sonucu oluşan tipik biyolojik jellerdendir.

2. Kaç Türlü Hidrojel Var?

Hopolimer Hidrojel: Tek bir hidrofilik monomerin çapraz bağlanmasıyla oluşmuş yapılar.

Kopolimer Hidrojel: İki monomerin çapraz bağlanmasıyla oluşur. Ancak monomerden biri hidrofilik yapıda olması gerekir.

Çoklu Polimer Hidrojelleri: İki ya da daha fazla sayıda komonomerin reaksiyonu ile oluşur.

IPN Hidrojeller: Çapraz bağlı iki polimerik örgünün fiziksel olarak birleşmesiyle oluşur. Örneğin polioksietilen ve poli akrilik asit ten hazırlanan IPN yapılar mevcuttur. Önce çapraz bağlı polioksietilen hazırlanır sonra bu örgü akrilik asit, başlatıcı ve çapraz bağlayıcı içeren karışımda şişirilirken polimerizasyon olur.

            Fiziksel Yapılarına Göre;

      Amorf Hidrojeller: Makromolekül zincirleri gelişigüzel yerleşmiştir.

      Yarıkristalin Hidrojeller: Yapı içerisinde makromolekül zincirlerinin düzenli yerleştiği yoğun kısımlar(kristalit) mevcuttur.

      Hidrojen Bağlı Yapılar: 3 boyutlu yapı hidrojen bağlarıyla oluşmuştur.

3. Neden Vücutta Hidrojel Kullanalım?

• Vücut sıvılarına karşı az ya da çok geçirgen olduklarından besinler, oksijen gibi yararlı maddelerin geçişine engel oluşturmazlar.
• Hidrojellerin çevredeki dokulara sürtünmesi azdır.
• Hidrojeller yumuşaktır.
• Hidrojeller mukoza zarı ve dokularla düşük yapışma gösterirler.
• Kuru hidrojeller bazı yollarla belli miktarda su absorplayabilirler. Bu aşırı miktardaki vücut sıvılarının atılmasında kullanılmaktadır.
• Şişmiş hidrojeldeki suyun bir kısmı polimer yapıda belli büyüklükteki moleküller(ilaçlar için gibi) için difüzyon yolları sağlar.
• Polimerik yapı büyük moleküller hücreler ve bakteriler için bariyer gibi davranmaktadır.

4. Kullanım Alanları

      Karbon Nanotüp İçeren Hidrojel: Önemli bir sinyal iletimi molekülü olan nitrik oksitin varlığını gösteren biyosensörü, karbon nanotüplerden yararlanarak geliştirildi. Sensör, hedef moleküle bağlanarak floresan parlaklığını değiştiren, belirli bir DNA dizisiyle bağlanmış bir nanotüp parçasından oluşmaktadır. Bu teknoloji şu anda sensör kısmını glikoz bağlayacak şekilde değiştirerek diyabetik hastalarda kullanıma uygun hale getirilmesi için çalışılmaktadır. Bu teknolojiyi daha da ilgi çekici yapan şey, deri altına yerleştirildiğinde daha uzun süreli gözlem yapabilme olanağıdır. Bu işlem sensörü 400 güne kadar koruyabilen biyouyumlu jel içine yerleştirilerek gerçekleştirilebilmektedir. Ayrıca, nanosensörler doğrudan kana enjekte edildiğinde kalbe ve akciğerlere zarar vermeden ya da o bölgelerde yığılma yapmadan dolaşabildiği gözlemlenmiştir. Bu durum toplardamar algılama teknolojileri için önemli bir faktördür.

Çapraz Bağlarla Bağlanmış Nanoselüloz Hidrojel: Hidrojel, genişlikleri 20 nm’den az selüloz nanofibrillerin oluşmaktadır. Nanoselüloz, bakterilere karşı koruyucu ve aynı zamanda sitotoksisite ve biyouyumlu olduğu için üretiminde ilk adım olarak yara pansumanı gibi tedavilerde kullanılmaktadır.

      Hidrojel Yara/Yanık Tedavisi ve İlk Yardım Ürünü: Öz ısısı düşük olduğundan yarayı soğutur ve acıyı azaltır. Emici özelliği sayesinde yara sıvıları, fazla fibrin ve nekroz dokusu yaradan uzaklaştırılmış olur. Yarayı enfeksiyonlara karşı korur ve nemli yara iyileşmesi sağlar. Skar oluşum riskini azaltır. Yaraya yapışmadığı için örtü değişimleri ağrısız bir şekilde gerçekleştirilir.

      PHEMA (Polihidroksietil Metakrilat): Sahip olduğu su içeriği nedeniyle, doğal dokulara büyük bir benzerlik gösterir. Normal biyolojik reaksiyonlarda inert’tir. Bozunmaya dirençlidir, vücut tarafından emilmez, ısıyla steril edilebilir, çok değişik şekil ve formlarda hazırlanabilir. Genellikle yumuşak kontakt lens yapımında kullanılır.  Eczacılık alanında, kontrollü ilaç salan sistemlerdeki kullanımlar. Örnek olarak insülin salımı verilebilir; glikoz seviyesinde artma olduğunda daha fazla insülin salabilen akıllı hidrojellerin yardımıyla başarılabilmektedir. Pek çok glikoz cevaplı hidrojel sistemi, pH’ya duyarlı polimerlerden hazırlanmaktadır.

5. Sonuç Olarak

Günümüzde de sert metaryallerden, polymer jeller gibi soft metaryeller üzerine bir kayma söz konusudur. Geleceğin soft-wet teknolojisinin temelini Akıllı Jeller oluşturacak.  Akıllı polimerler teknolojik uygulamalar açısından büyük bir gelecek vaat ediyor.

6. Kaynaklar

• http://nobel.gen.tr/Makaleler/TABAD-Issue%202-24-2011.pdf
• deu.edu.tr/yoldas.seki/akillijel.ppt
• http://biyokure.org/uzun-sureli-deri-alti-subdermal-nitrik-oksit-ve-glikoz-biyoalgilamada-karbon-nanotupler/10215/
• http://lotusmdc.com/medikal/urunler/41-aqua-gel.php
• http://kimyaca.com/biyouyumlu-polimerik-malzemeler/
• http://nanowerk.com/spotlight/spotid=35162.php

Esma UĞURLU

Tekstil Mühendisi