Gélképzés

Gélképzés, vagy gélképződés, a folyamat, amely során egy oldatból vagy diszperzióból olyan háromdimenziós polimerhálózat alakul ki, amely magába zárja a benne lévő oldatot. A keletkezett szerkezet lehet fizikai gél, amelyet nem kovalens kötések tartanak össze, illetve kémiai vagy kovalens gél, amelyben a hálózat kialakulása kötőszerek vagy polimerizáció révén történik. A gelpont az a kritikus állapot, amelynél a hálózat perkolációs módon összefüggőé válik, és a rendszer viselkedése megváltozik: a folyadék részben vagy teljesen a hálózatba kötődik.

Mechanikailag a gélképződés során a polimerláncok hálózatszerű összekapcsolódásával vagy kolloid részecskék összerendeződésével jön létre a szerkezet. A gél viselkedését jellemzi a viscoelasztikusság: a dinamikus modulusok G' és G'' határozzák meg, és általában G' meghaladja G''-t a gel állapotában. A duzzadási képesség és a töltés a közeg oldatosságától, valamint a hőmérséklettől, pH-tól, iontöltéstől és a crosslinker koncentrációjától függ.

Példák közé tartoznak a fizikai gélek, például a gelatin vagy az agar alapú gélek, és a kémiailag crosslinked gélek, például alginát- vagy más polimer hálók. Élelmiszerekben zselék (gyümölcsös desszertek), valamint ipari és biomérnöki alkalmazásokban hidrogélek szolgálnak gyógyszer-kibocsátási rendszerekként, sebtapaszként vagy szövettani mérnöki hordozók formájában.

Méréseket rheológiai módszerekkel végzik, hogy meghatározzák a gél moduluait, duzzadási tulajdonságait és szerkezeti jellemzőit. A gélképzésre ható tényezők közé tartozik a hőmérséklet- és pH-érzékenység, a kötőanyag-koncentráció és a duzzanási körülmények. Összességében a gélképzés alapvető szerepet játszik a gyógyszer-kibocsátási rendszerekben, a sebgyógyításban, a szöveti mérnöki kutatásokban és az élelmiszeriparban.