Hüdrogeel on kõrge polümeerisisaldusega polümeer vesi ja samal ajal ei lahustu vees. Polümeerina koosneb aine kolmemõõtmelises võrgus olevatest makromolekulidest, mis paisuvad kokkupuutel lahustiga, säilitades ühtekuuluvuse. Hüdrogeel mängib haavasidemete, läätsede ja implantaadid.
Mis on hüdrogeel?
Biosobivuse ja koesarnaste mehaaniliste omaduste tõttu sobivad hüdrogeelid ideaalselt ravimite kohaletoimetamiseks ja haavade hooldus. Hüdrogeel on polümeer, mis sisaldab vesi ja on ka vees lahustumatu. Hüdrogeel molekulid on keemiliselt ühendatud kolmemõõtmeliste võrkude moodustamiseks, näiteks ioonsete või kovalentsete sidemete abil. Neid saab võrgu moodustamiseks ka füüsiliselt ühendada, näiteks polümeerahelate põimimisega. Sisse vesi, nad paisuvad sisseehitatud ja hüdrofiilse polümeerkomponendi tõttu ja saavutavad seeläbi suure kontsentratsiooni suurenemise maht. Materiaalne ühtekuuluvus jääb muutumatuks. Hüdrogeelid mängivad olulist osa biotehnoloogilistest arengutest, näiteks kontaktläätsed. Nende biosobivus ja koetaolised mehaanilised omadused muudavad need ideaalseks ka ravimite kohaletoimetamiseks ja haavade hooldus. Näiteks meditsiinis tähistab termin hüdrogeelid ka haavasidet geelid millel on kõrge veesisaldus. Vesine geelid vedelema mehaaniliste jõudude mõjul. Haavasidemete tähenduses nimetatakse hüdrogeele ka hüdrofiilseteks geelid. Selles kontekstis tuleks eristada hüdrogeeli hüdrokolloidkaste, millel on turseainete maatriks.
Vormid, tüübid ja liigid
Hüdrogeelide tüübid ja kasutusalad on väga erinevad. Näiteks "nutikad hüdrogeelid" on paisuvad molekulaarsed võrgustikud, mis muutuvad lahustis geeliks ja suudavad oma paisumisjõu kaudu mehaanilist tööd teha. Seda tüüpi nutikat käitumist näitavad ainult teatud polümeerivõrgud, mis suudavad valikuliselt reageerida füüsikaliste keskkonnamuutujate gradiendile. Tundlikkust saab saavutada temperatuuri, pH või iooni ja aine suhtes kontsentratsioon. Muud hüdrogeelide rakendused meditsiinitehnikas hõlmavad pehmeid kontaktläätsed, silmasisesed läätsed ja plastik implantaadid. Need ained vastavad hajusüsteemidele ja koosnevad vähemalt kahest komponendist. Tavaliselt on üks komponentidest tahke aine, näiteks geelistuvad ained või paksendajad. Teine komponent vastab tavaliselt dispergeeriva ainena kasutatavale veele.
Struktuur ja töörežiim
Hüdrogeel on geelistunud vedelik, st geel, mis on toodetud kokkupuutel sobiva paisutusaine, näiteks tselluloosi derivaadiga. Erinevalt oleogeelidest on kõigil hüdrogeelidel kõrge veesisaldus. Reeglina jääb kogu veesisaldus vahemikku 80–90 protsenti. Hüdrogeel on tavaliselt rasvavaba ja vees lahustumatu. See on polümeer, st keemiline aine, mis koosneb makromolekulidest. Need makromolekulid koosnevad teatud hulgast struktuuriüksustest, mida nimetatakse ka põhiseaduse korduvateks üksusteks. Omadussõna “polümeer” tähendab sõna otseses mõttes “võrdsetest osadest üles ehitatud”. The molekulid polümeer ei pea olema identne. Polümeer eksisteerib ka füsioloogias. Need on rakusiseselt sünteesitud ained, mis toimivad energiavarudena valgud, nukleiinhapped või sarnased ained. Nad täidavad raku struktuurifunktsioone ja on aktiivsed ka ainevahetuses, tunnevad ära olekud ja võivad põhjustada muutusi. Biopolümeeridena on polümeerid eluks enesele hädavajalikud. Kuid seda tüüpi polümeere tuleb eristada kunstlikult sünteesitud hüdrogeelist. Hüdrogeelis on makromolekulid ühendatud iooniliste või kovalentsete sidemetega kolmemõõtmelises võrgus. Füüsiliselt on nad segamini paisatud, moodustades polümeerahelate võrgustiku. Tänu nendes sisalduvatele hüdrofiilsete omadustega polümeerkomponentidele paisuvad nad vee juuresolekul tavaliselt märkimisväärselt maht kaotamata oma sidusust võrgus. Meditsiinilise kvaliteediga hüdrogeelid on biosobivad ja neil on koet meenutavad mehaanilised omadused.
Meditsiiniline ja tervislik kasu
Hüdrogeele kasutatakse lokaalselt manustatud ainete manustamiseks, need on olulised implantatsioonitehnikate jaoks ja neid kasutatakse kuivade töötlemiseks haavad või reumaatilised kahjustused. Haavasidemetena on hüdrogeelidel jahutav toime. Lisaks avaldavad nad vee aurustumise tõttu lühiajaliselt niisutavat toimet ja samal ajal kuivavad pikas perspektiivis. Hüdrogeeli haavasidemed ei määri uuesti. Need võivad sisaldada toimeainet ja neid kasutatakse sellisel kujul teatud ravimite manustamiseks kohalike haiguste raviks. Jahutamine ja kuivatamine on soovitav näiteks kontekstis putukahammustused, päikesepõletus, spordivigastused, reumaja öösel vasikas krambid. Hüdrogeele kasutatakse nüüd ka mitmesuguste ravimisel nahk haigused. Omakorda kasutatakse niiskete toimeaineteta hüdrogeele haavade hooldus ja neid kasutatakse selles kontekstis peamiselt hoidmiseks haavad niiske. Selline niisutamine toimub kuivade nekrooside kontekstis, kuid võib toetada ka lihtsate tervenemist haavad granuleerimise või epiteerimise faasis. Geeli võib kasutada kas eraldi või asetada haavaplaastri alla. Hüdrogeelide tähtsus meditsiinis pole siiski oluline ainult haavade hooldamisel. Hüdrogeelid on võimaldanud pehme leiutamist kontaktläätsed ja silmasisesed läätsed, mida on kasutatud juba eelmisest sajandist. Nad on toetanud ka implantatsioonitehnoloogia arengut. Plastik implantaadid kasutatakse plastikakirurgide poolt kahjustatud või täielikult hävinud kehaosade asendamiseks ja need võivad olla ka olemasolevate kehaosade, näiteks rinnaimplantaadid eest rindade suurendamine.
