Yeryüzündeki maddelerin 3 klasik fazı katı, sıvı ve gazdır.
Faz geçişleri basınç veya sıcaklık altında yeterli değişiklikler ile meydana
gelir. Örneğin, su (sıvı) sıcaklığın biraz düşmesi ile buza (katıya) geçiş
yapar. Kraft Foods’ un Jell-O su gibi Jelatin tozu ise bir katıdır. Jell-O
paketini bir karıştırma kabına boşaltın ve kaynar su ekleyin. Çözülünceye kadar
karıştırın ve sonra soğutun. Şimdi kaptaki malzeme ne katıdır ne sıvıdır ne de
gazdır; Bu bir hidrojeldir.
Hidrojeller katı gibi akmazlar. Küçük molüküller, sıvı gibi
hidrojelden geçerler. Peki nedir bu hidrojel? 1926’ da Dorothy Jordan Lloyd “kollodial
durumda, jel, tanımlamaktan daha kolay bir şey” olduğunu belirtmiştir.
Hidrojeller şu anda suda çözünmezler, çapraz bağlanmışlardır, üç boyutlu
polimer zincir ağları ve polimer zincirleri arasındaki boşlukları dolduran su
olarak görülmektedir. Çapraz bağlanma suda çözünmeyi kolaylaştırır ve mekanik
mukavemet ve fiziksel bütünlüğü sağlar. Hidrojel çoğunlukla sudur (Suyun
kütleyüzdesi polimerinkinde çok daha fazladır). Bir hidrojelin önemli miktarda
su tutabilme yeteneği, polimer zincirlerinin en azından orta derecede
hidrofilik karaktere sahip olması gerektiği anlamına gelir.
Jell-O ile ilgili konuya dönersek, moleküler düzeyde hidrojel
oluşumuna neden olan şey nedir? Kolajen protein, deriden, kırılmış kemiklerden,
bağ dokusundan ve diğer hayvan parçalarından elde edilir ve daha sonra protein
ve peptit karışımı olan jelatin yapmak için kısmi olarak hidrolize edilir.
Jelatin sıcak suda çözündüğü zaman, uzun protein polimer zincirleri çözelti
içinde serbestçe hareket eder. Çözelti soğudukça polimer zincirlerinin hareketi
yavaşlar. Polimer zincirleri birbirleriyle karşılaşır ve birbirlerine karışır.
Karışma derecesi arttıkça su sabit tutularak hareketsiz kalır. Sonuç olarak
malzeme, hem sıvı gibi bir şekilde hem de katı gibi başka şekilde davranır.
Hidrojellerin Avantajları ve Dezavantajları
Avantajları
- Biyouyumlu
- Vücut sıcaklığında jelleşen bir sıvı olarak vücuda enjekte edilebilir (Bir bütün olarak, yaşayan organizma şeklinde
- Hücreleri korur
- İyi taşıma özellikleri (Hücrelerden alınan besin maddeleri veya hücrelerin taşınması gibi)
- İlaçların veya besin maddelerinin zamanında salınması
- Değiştirilmesi kolaydır
- Biyobozunup biyoemilim gerçekleştirebilir
Dezavantajları
- Yüksek maliyet
- Düşük mekanik mukavemet
- İşlenmesi zor olabilir
- İlaçlarla/besinlerle yüklenmesi zordur
- Sterilize etmek zor olabilir
- Yapışkan değildir
Uygulamaları
Hidrojeller insan vücudu ile doğal olarak kullanılır.
Örnekler: kıkırdak, kan pıhtıları, müsin
(mide, bronşiyal tüpler ve bağırsakların astarlanması ya da bağlanması) ve
gözün camsı kısmıdır.
Aşağıda biyomedikal uygulamalara örnekler verilmiştir:
Yumuşak kontakt lensler
Tek kullanımlık çocuk bezleri
İlaç uygulaması
Yara sargıları
Nekrotik ve fibrotik dokunun emilimini, onarılmasını ve dökülmesini
sağlar
EEG ve ECG medikal elektrotların bileşenleri
Tıbbi cihazlar için kan uyumlu yüzeyler
Doku mühendisliğinde yapı iskelesi
Hidrojeller kuru ağırlıklarının binde biri kadar su
emebilir. Suyu emme ve tutma yeteneği (hatta basınç altında) tek kullanımlık
çocuk bezleri için hidrojelleri kullanışlı hale getirir. Bitki su kristalleri
de bu özellikten faydalanır. Hidrojel kristalleri bitkinin saksılarına
yerleştirilir; kristaller suyu emer ve şişer. Sonra hidrojel toprak kurudukça yavaşça
suyu geri bırakır ve sulamalar arasındaki süreyi uzatır.
Su plastikten daha iyi ısı iletir. Hidrojel çoğunlukla su
olduğundan malzeme ciltle temas uygulamalarında vücuttan ısıyı uzaklaştırmaya
yardımcı olur. Yatak yaraları (ülser) üzerine yapılan güncel araştırmalar, daha
yüksek cilt sıcaklığının, cildi daha sert ve basınçla hasara daha meyilli hale
getirdiğini göstermektedir. Bu yüzden hidrojel bazlı yastıklar daha serin
hissettirir ve sağlıklı bir cilt sağlar. Bu nedenlerle yastık vb. uygulamalarda
düşük maliyetli hidrojeller geliştirilmek için çalışılmaktadır.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder