Hydrogelejä

Hydrogelejä ovat vettä sitovia, kolmiulotteisia polymeeriverkostoja, jotka voivat imeä suuria määriä vettä ja säilyttää muotonsa. Ne muodostuvat toisiinsa liittyneiden polymeerimolekyylien ristisidoksista, joiden avulla verkosto ei liukene. Vesipitoisuus on usein korkea, mikä antaa geeleille pehmeän, kimmoisan ja läpäisevän luonteen.

Ominaisuuksien taustalla ovat ristisidoksen tiheys, polymeroitumismuoto sekä ympäristötekijät kuten suolapitoisuus ja lämpötila. Hydrogelejä voidaan valmistaa kemiallisella ristisidonnalla (kovalenttinen sidonta) tai fysikaalisella ristisidonnalla (reversiibeli, esimerkiksi vetysidokset tai ioni- vetysidokset). Monet geelit reagoivat ulkoisiin ärsykkeisiin, kuten pH- tai lämpötilamuutoksiin tai sähköiseen kenttään.

Yleisimpiä käytettyjä hydrogelejä ovat synteettisiä kuten polyakrylaami, polyetyleeniglykoli (PEG) ja polyvinyylialkoholi sekä luonnollisia kuten alginaatti, kollageeni ja chitosaani. Ristisidonta ja geelin koostumus voidaan muokata lisäämällä nanopartikkelien, bioaktiivisten aineiden tai muiden komponenttien avulla.

Sovellukset ovat laaja-alaisia: biolääketiede (lääkekuljetus, haavojen hoito, kudosinsinööri), injektoituvat tai muotoutuvat geelit, piilolinssit, kosmeettiset tuotteet, maaperän ja veden puhdistus sekä ympäristöteknologia. Älyhydrogeleitä ja nanokomposiitteja tutkitaan jatkuvasti, myös 3D-tulostettavien kudosgeelien kehittämiseksi.