هیدروژل ها دسته ای از مواد پلیمری با ساختار شبکه ای (پیوندهای عرضی فیزیکی یا شیمیایی) هستند که قابلیت تورم و جذب آب بالایی دارند. این خصوصیت هیدروژل ها را از سایر پلیمرها متمایز می سازد. پیوندهای عرضی فیزیکی می توانند بوسیله درهم گره خوردگی زنجیرها، ایجاد بلور در ساختار پلیمر یا برهمکنش های ضعیف مثل پیوند هیدروژنی یا واندروالسی تشکیل شوندکه در شکل زیر نمایی از این پیوندها دیده می شود.
کشش سطحی هیدروژل ها در فصل مشترک با بافت های بیولوژیک پایین است و این عامل جذب پروتئین و چسبندگی سلولی را کاهش می دهد. به دلیل محتوای آب بالای این مواد، سطح هیدروژل به عنوان یک سطح قابل نفوذ ابر آبدوست شناخته می شود که از زیست سازگاری بالایی برخوردار است.
هیدروژل ها برخی از خصوصیات هیدرودینامیک ژل های بیولوژیک بدن، بافت ها و سلول ها را مدل سازی می کنند و این بررسی رفتار بافت های طبیعی را نیز آسان تر می سازد.
ماهیت نرم و الاستیک برخی از هیدروژل ها، اصطکاک سطحی این مواد را با بافت های اطراف کم می کند. کاهش اصطکاک سطحی باعث می شود که غشا موکوسی مانند سطوح داخلی عروق آسیب کمتری ببیند.
اهمیت هیدروژل ها در کاربردهای پزشکی اولین بار در سال ۱۹۵۰ با استفاده از ژل پلی ۲-هیدروکسی اتیل متاکریلات (PHEMA) در ساخت لنزهای تماسی نرم آشکار شد. این ژل خاصیت ترشوندگی بسیار خوب، رفتار الاستیکی بالا و زیست سازگاری مناسبی از خود نشان داد. به این جهت نسبت به سایر پلیمرهای سنتزی شباهت خوبی با بافت های طبیعی بدن داشت. پس از آن تحقیقات زیادی در جهت توسعه هیدروژل ها در کاربردهای پزشکی صورت گرفت. همان طورکه اشاره شد، موفقیت یک بیومتریال به میزان زیست سازگاری آن بستگی دارد. فاکتورهای بسیاری بر زیست سازگاری یک ماده مؤثر بوده و بررسی تمام منابع موجود نشان می دهد که هیدروژل ها موادی زیست سازگار هستند. این خصوصیت در پی چند عامل است:
با توجه به مزایای ذکر شده، خواص مکانیکی اغلب هیدروژل ها پایین است (به خصوص پس از تورم). البته این مشکل را می توان از طریق اصلاح ساختار با روش های مختلف برطرف کرد.
از جمله کاربردهای هیدروژل ها به عنوان بیومتریال در پزشکی زیستی، می توان به موارد ذیل اشاره نمود:در تهیه پانسمان ها و زخم پوش ها، عدسی های چشمی، غشاءهای زیستی، سیستم های انتقال دارو، مهندسی بافت، پوست مصنوعی، انواع داربست های تشکیل شونده در محل، ساخت بیوسنسورها، نانو بیومتریال ها و . . .. جدول ۱ عمومی ترین و مهم ترین هیدروژل های پلیمری و کاربرد آن ها در پزشکی را نشان می دهد.
کشش سطحی هیدروژل ها در فصل مشترک با بافت های بیولوژیک پایین است و این عامل جذب پروتئین و چسبندگی سلولی را کاهش می دهد. به دلیل محتوای آب بالای این مواد، سطح هیدروژل به عنوان یک سطح قابل نفوذ ابر آبدوست شناخته می شود که از زیست سازگاری بالایی برخوردار است.
هیدروژل ها برخی از خصوصیات هیدرودینامیک ژل های بیولوژیک بدن، بافت ها و سلول ها را مدل سازی می کنند و این بررسی رفتار بافت های طبیعی را نیز آسان تر می سازد.
ماهیت نرم و الاستیک برخی از هیدروژل ها، اصطکاک سطحی این مواد را با بافت های اطراف کم می کند. کاهش اصطکاک سطحی باعث می شود که غشا موکوسی مانند سطوح داخلی عروق آسیب کمتری ببیند.
اهمیت هیدروژل ها در کاربردهای پزشکی اولین بار در سال ۱۹۵۰ با استفاده از ژل پلی ۲-هیدروکسی اتیل متاکریلات (PHEMA) در ساخت لنزهای تماسی نرم آشکار شد. این ژل خاصیت ترشوندگی بسیار خوب، رفتار الاستیکی بالا و زیست سازگاری مناسبی از خود نشان داد. به این جهت نسبت به سایر پلیمرهای سنتزی شباهت خوبی با بافت های طبیعی بدن داشت. پس از آن تحقیقات زیادی در جهت توسعه هیدروژل ها در کاربردهای پزشکی صورت گرفت. همان طورکه اشاره شد، موفقیت یک بیومتریال به میزان زیست سازگاری آن بستگی دارد. فاکتورهای بسیاری بر زیست سازگاری یک ماده مؤثر بوده و بررسی تمام منابع موجود نشان می دهد که هیدروژل ها موادی زیست سازگار هستند. این خصوصیت در پی چند عامل است:
با توجه به مزایای ذکر شده، خواص مکانیکی اغلب هیدروژل ها پایین است (به خصوص پس از تورم). البته این مشکل را می توان از طریق اصلاح ساختار با روش های مختلف برطرف کرد.
از جمله کاربردهای هیدروژل ها به عنوان بیومتریال در پزشکی زیستی، می توان به موارد ذیل اشاره نمود:در تهیه پانسمان ها و زخم پوش ها، عدسی های چشمی، غشاءهای زیستی، سیستم های انتقال دارو، مهندسی بافت، پوست مصنوعی، انواع داربست های تشکیل شونده در محل، ساخت بیوسنسورها، نانو بیومتریال ها و . . .. جدول ۱ عمومی ترین و مهم ترین هیدروژل های پلیمری و کاربرد آن ها در پزشکی را نشان می دهد.
wiki: هیدروژل