Geeliytyminen

Geeliytyminen on ilmiö, jossa nestemäinen järjestelmä muuttuu geeliksi sitoutuneen polymeeriverkoston muodostuessa. Verkosto sitoo suurimman osan vedestä ja muuttaa aineen liikkumis- sekä mekaanisia ominaisuuksiaan. Geelit voivat olla fysikaalisesti muodostuneita tai kemiallisesti kytkettyjä.

Fysikaalisessa geliytymisessä verkosto syntyy polymeeriketjujen välisistä vuorovaikutuksista, kuten hydrogen-sidoksista, ionisillisistä voimista tai van der Waals -vuorovaikutuksista, ilman pysyviä sidoksia. Kemiallisessa geliytymisessä muodostuvat sen sijaan kovalentit tai voimakkaat ioniset linkit, jotka tekevät verkostosta pysyvän.

Esimerkkejä geeleistä löytyy sekä elintarvikkeista että biolääketieteestä. Elintarvikkeissa geelejä muodostavat usein biopolymeerit kuten gelatin, alginaatit, karaggeeni ja pektinit, joiden geeliintymistä säädellään lämpötilan, suolan ja pH:n avulla. Biologisissa ja lääketieteellisissä sovelluksissa käytetään hydrogeelejä kudosrekonstruktiossa, lääkkeiden vapautumisen hallinnassa sekä sideaineina 3D-tulostuksessa tai kudosmaastojen rakentamisessa.

Geeliytymisen kokeellinen ja teoreettinen ymmärrys riippuu ympäristötekijöistä: polymerin pitoisuudesta ja ominaisuuksista, lämpötilasta, pH:sta, ionikestävyydestä sekä verkoston kehityksestä. Geelin ominaisuuksia kuvaavat rheologiset mittaustulokset, erityisesti suureet G' (joustavuus) ja G'' (häviö), jotka kertovat geelin jäykkyydestä ja nesteydestä. Gelipiste on se olosuhde, jossa nestemäinen vaihe muuttuu geeliin.