Hydrogel: toepassingen en gezondheidsvoordelen

Hydrogel is een polymeer met een hoog gehalte aan water en is tegelijkertijd niet oplosbaar in water. Als polymeer bestaat de stof uit macromoleculen in een driedimensionaal netwerk die bij contact met een oplosmiddel opzwellen en toch de cohesie behouden. Hydrogel speelt een rol in de medische technologie voor wondverbanden, lenzen en implantaten.

Wat is hydrogel?

Vanwege hun biocompatibiliteit en weefselachtige mechanische eigenschappen zijn hydrogels ideaal voor medicijnafgifte en wondverzorging​ Hydrogel is een polymeer dat bevat water en is ook onoplosbaar in water. Hydrogel moleculen zijn chemisch verbonden om driedimensionale netwerken te vormen, bijvoorbeeld door ionische of covalente bindingen. Ze kunnen ook fysiek worden gekoppeld om een ​​netwerk te vormen, bijvoorbeeld door verstrengeling van polymeerketens. In water, ze zwellen door een opgenomen en hydrofiele polymeercomponent en verkrijgen zo een hoge toename in volume​ De materiële samenhang blijft ongewijzigd. Hydrogels spelen een rol bij een aanzienlijk aantal biotechnologische ontwikkelingen, bijvoorbeeld in de vorm van contactlenzen​ Hun biocompatibiliteit en weefselachtige mechanische eigenschappen maken ze ook ideaal voor medicijnafgifte en wondverzorging​ In de geneeskunde verwijst de term hydrogels bijvoorbeeld ook naar een wondverband gemaakt van gels die een hoog watergehalte hebben. De waterige gels vloeibaar worden onder invloed van mechanische krachten. In de betekenis van wondverbanden worden hydrogels ook wel hydrofiel genoemd gels​ In deze context moet hydrogel worden onderscheiden van hydrocolloïde verband, die een matrix van zwelmiddelen heeft.

Vormen, soorten en soorten

Er bestaat een grote verscheidenheid aan soorten en toepassingen van hydrogels. 'Slimme hydrogels' zijn bijvoorbeeld zwellende moleculaire netwerken die in oplosmiddel een gel worden en door hun zwellend vermogen mechanisch werk kunnen verrichten. Slim gedrag van dit type wordt alleen vertoond door bepaalde polymeernetwerken die selectief kunnen reageren op een gradiënt van fysieke omgevingsvariabelen. Gevoeligheden kunnen worden bereikt voor temperatuur, pH of ionen en substantie concentratie​ Andere toepassingen van hydrogels in medische technologie zijn onder meer zacht contactlenzen, intraoculaire lenzen en plastic implantaten​ Deze stoffen komen overeen met disperse systemen en bestaan ​​uit ten minste twee componenten. Gewoonlijk is een van de componenten een vaste stof, zoals geleermiddelen of verdikkingsmiddelen. De tweede component komt meestal overeen met water, dat als dispergeermiddel wordt gebruikt.

Structuur en werkwijze

De hydrogel is een gegeleerde vloeistof, dwz een gel die wordt geproduceerd in contact met een geschikt zwelmiddel, zoals cellulosederivaat. In tegenstelling tot oleogels hebben alle hydrogels een hoog watergehalte. In de regel ligt het totale watergehalte tussen de 80 en 90 procent. Hydrogel is normaal gesproken vetvrij en heeft niet in water oplosbare eigenschappen. Het is een polymeer, dwz een chemische stof die bestaat uit macromoleculen. Deze macromoleculen bestaan ​​uit een bepaald aantal structurele eenheden, ook wel constitutionele herhalende eenheden genoemd. Het adjectief 'polymeer' betekent letterlijk 'opgebouwd uit gelijke delen'. De moleculen van een polymeer hoeven niet identiek te zijn. Polymeer bestaat ook in de fysiologie. Dit zijn intracellulair gesynthetiseerde stoffen die dienen als energiereserves in de vorm van eiwitten, nucleïnezuren of soortgelijke stoffen. Ze vervullen structurele celfuncties en zijn ook actief in het metabolisme, herkennen toestanden en kunnen veranderingen teweegbrengen. Als biopolymeren zijn polymeren essentieel voor het leven zelf. Dit type polymeer moet echter worden onderscheiden van de kunstmatig gesynthetiseerde hydrogel. In de hydrogel zijn de macromoleculen door ionische of covalente bindingen verbonden tot een driedimensionaal netwerk. Fysiek zijn ze verstrengeld om een ​​netwerk van polymeerketens te vormen. Vanwege de polymeercomponenten met hydrofiele eigenschappen die ze bevatten, zwellen ze meestal in aanwezigheid van water tot een aanzienlijke toename van volume zonder hun samenhang in het netwerk te verliezen. Hydrogels van medische kwaliteit zijn biocompatibel en vertonen mechanische eigenschappen die doen denken aan weefsel.

Medische en gezondheidsvoordelen

Hydrogels worden gebruikt om lokaal aangebrachte middelen toe te dienen, zijn relevant voor implantatietechnieken en worden gebruikt om droogte te behandelen wonden of reumatische laesies. Als wondverbanden hebben hydrogels een verkoelend effect. Bovendien vertonen ze door de verdamping van water gedurende korte tijd hydraterende effecten en hebben ze tegelijkertijd een uitdrogend effect op de lange termijn. Hydrogel-wondverbanden smeren niet opnieuw. Ze kunnen een actief ingrediënt bevatten en worden in deze vorm gebruikt om bepaalde medicijnen toe te dienen om ziekten lokaal te behandelen. Koelen en drogen zijn bijvoorbeeld wenselijk in het kader van insectenbeten, zonnebrand, sportverwondingen, reumatiek, en nachtkalf krampen​ Hydrogels worden nu ook gebruikt bij de behandeling van diverse huid ziekten. Hydrogels zonder actieve ingrediënten worden op hun beurt gebruikt voor vocht wondverzorging en worden in deze context voornamelijk gebruikt om te bewaren wonden vochtig. Dergelijke hydratatie vindt plaats in de context van droge necrose, maar kan ook de genezing van eenvoudige wonden binnen de granulatie- of epithelisatiefase. De gel kan op zichzelf worden aangebracht of volledig onder een wondverband worden geplaatst. Het belang van hydrogels in de geneeskunde is echter niet alleen relevant voor wondverzorging. Hydrogels hebben de uitvinding van soft mogelijk gemaakt contactlenzen en intraoculaire lenzen, die sinds de vorige eeuw in gebruik zijn. Ze hebben ook de vooruitgang in implantatietechnologie ondersteund. Plastic implantaten worden door plastisch chirurgen toegepast ter vervanging van beschadigde of volledig vernielde lichaamsdelen en kunnen ook dienen ter versterking van bestaande lichaamsdelen, zoals borstimplantaten heeft gewacht borstvergroting.