Polymeriverkko

Polymeriverkko on kolmiulotteinen järjestelmä, jossa polymeeriketjut ovat kiinteästi yhdistyneitä risteytymillä. Verkko voi koostua kovalenttisista tai fysikaalisista sidoksista, ja sen rakenne voi olla pysyvä tai osittain palautuva. Usein polymeriverkko käyttäytyy geelinä, joka turvottuu ja imee huomattavia määriä liuottimia.

Rakenne ja ominaisuudet määräytyvät risteystiheydellä ja mesh-koolla. Tiiviimmät verkot turvottuvat vähemmän ja ovat jäykempiä; harvemmilla verkoilla on suurempi turvotus ja venyvyys. Turvotusta voidaan kuvata teorioilla kuten Flory-Rehner, ja verkon keskimääräinen etäisyys kahden risteyskohdan välillä määrittää mesh-kokoa.

Syntetisointi tapahtuu monomeerien funktionaalisten ryhmien avulla. Kovalenttinen risteytyminen tapahtuu esimerkiksi radikaalipolymeroinnilla tai kondensaatioreaktioilla; fysikaaliset risteytykset muodostuvat vetysidosten, ionisten sidosten tai kiteisen rakenteen kautta. Ioninen risteytys on yleinen alginaatti- ja muiden luonnonpolyeleimerien verkoissa, joissa Ca2+-ionit muodostavat risteyksiä.

Ominaisuuksiin vaikuttavat turvotus, mekaaninen kestävyys sekä läpäisevyys. Verkon vasteaikaan voivat vaikuttaa lämpötila, pH ja liuottimen koostumus, mikä mahdollistaa sovellusten räätälöinnin.

Sovelluksia ovat hydrogeelit biolääketieteessä (kudosten korvaaminen ja lääkkeiden vapautuminen) sekä kalvo- ja elektrolyyttiteollisuus. Polymeriverkkoja hyödynnetään myös kontaktikankaissa ja muissa lääketieteellisissä laitteissa.

Esimerkkejä ovat polyakrylamidi-geelit, PEGDA-verkot ja alginaatti-verkot Ca2+-risteytyksellä. Luonnonpolymereista valmistetut verkot, kuten alginaatti- ja kollageeniverkot, ovat keskeisiä biolääketieteellisissä sovelluksissa.