Hydrogel

Hydrogel è un polimero che ha un alto contenuto di acqua e allo stesso tempo non è solubile in acqua. In quanto polimero, la sostanza è costituita da macromolecole in una rete tridimensionale, che si gonfiano a contatto con un solvente e tuttavia mantengono la loro coesione. L'idrogel svolge un ruolo nella tecnologia medica per medicazioni, lenti e impianti.

Cos'è l'idrogel

L'idrogel è un polimero contenente acqua e allo stesso tempo insolubile in acqua. Le molecole di idrogel sono legate chimicamente per formare reti tridimensionali, ad esempio da legami ionici o covalenti. Possono anche essere collegati fisicamente per formare una rete, ad esempio intrecciando catene polimeriche. In acqua si gonfiano a causa di una componente polimerica idrofila incorporata e quindi ottengono un elevato aumento di volume. La coesione materiale rimane invariata.

Gli idrogel svolgono un ruolo in un numero considerevole di sviluppi biotecnologici, ad esempio sotto forma di lenti a contatto. Grazie alla loro biocompatibilità e proprietà meccaniche simili ai tessuti, sono ideali anche per la somministrazione di principi attivi e il trattamento delle ferite.

In medicina, il termine idrogel sta anche per una medicazione per ferite fatta di gel con un alto contenuto di acqua. I gel acquosi si liquefanno sotto l'azione delle forze meccaniche. Nel significato di medicazioni per ferite, gli idrogel sono anche indicati come gel idrofili. In questo contesto, va fatta una distinzione tra medicazione idrogel e idrocolloide, che ha una matrice di agenti rigonfianti.

Forme, tipi e tipi

Esistono molti diversi tipi e forme di utilizzo degli idrogel.Gli "idrogel intelligenti" sono, ad esempio, reti molecolari rigonfianti che si trasformano in un gel in solventi e possono svolgere un lavoro meccanico grazie al loro potere rigonfiante. Un comportamento intelligente di questo tipo è mostrato solo da alcune reti polimeriche che possono reagire selettivamente a un gradiente di variabili ambientali fisiche. Le sensibilità possono essere raggiunte rispetto alla temperatura, al valore di pH o alla concentrazione di ioni e sostanza.

Altre aree di applicazione degli idrogel nella tecnologia medica sono le lenti a contatto morbide, le lenti intraoculari e gli impianti di plastica. Queste sostanze corrispondono a sistemi dispersi e sono costituite da almeno due componenti. Di solito uno dei componenti è un solido come un agente gelificante o un agente addensante. Il secondo componente di solito corrisponde all'acqua, che viene utilizzata come disperdente.

Struttura e funzionalità

L'idrogel è un liquido gelificato, cioè un gel che viene prodotto a contatto con un opportuno agente rigonfiante, come un derivato della cellulosa. A differenza degli oleogel, tutti gli idrogel hanno un alto contenuto di acqua. Di solito il contenuto totale di acqua è compreso tra l'80 e il 90 percento.

L'idrogel è normalmente privo di grassi e ha proprietà insolubili in acqua. È un polimero, cioè una sostanza chimica composta da macromolecole. Queste macromolecole sono costituite da un certo numero di unità strutturali, denominate anche unità ripetitive costituzionali.

L'aggettivo "polimero" significa letteralmente "composto da parti uguali". Le molecole di un polimero non devono essere identiche. C'è anche polimero in fisiologia. Queste sono sostanze che vengono sintetizzate a livello intracellulare e servono come riserve di energia sotto forma di proteine, acidi nucleici o sostanze simili. Svolgono le funzioni cellulari strutturali e sono anche attivi nel metabolismo, riconoscono le condizioni e possono causare cambiamenti.

In quanto biopolimeri, i polimeri sono essenziali per la vita stessa. Tuttavia, questo tipo di polimero deve essere distinto dall'idrogel sintetizzato artificialmente. Nell'idrogel, le macromolecole sono legate da legami ionici o covalenti in una rete tridimensionale. Da un punto di vista fisico, sono intrecciate in una rete di catene polimeriche. A causa dei componenti polimerici che contengono con proprietà idrofile, di solito si gonfiano in presenza di acqua a un notevole aumento di volume senza perdere la loro coesione nella rete.

Gli idrogel utilizzati nella tecnologia medica sono biocompatibili e mostrano proprietà meccaniche che ricordano le proprietà dei tessuti.

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Benefici medici e per la salute

Gli idrogel sono utilizzati per somministrare principi attivi applicati localmente, sono rilevanti per la tecnologia di impianto e sono usati per trattare ferite secche o lesioni reumatiche. Come medicazioni per ferite, gli idrogel hanno un effetto rinfrescante. Inoltre, a causa dell'evaporazione dell'acqua, hanno un effetto idratante a breve termine e allo stesso tempo hanno un effetto essiccante a lungo termine.

Le medicazioni in idrogel non reintegrano i lipidi. Possono contenere un ingrediente attivo e vengono utilizzati in questa forma per la somministrazione di alcuni farmaci per curare le malattie a livello locale. Raffreddamento e disidratazione sono desiderabili nel contesto di punture di insetti, scottature solari, lesioni sportive, reumatismi e crampi notturni ai polpacci. Gli idrogel sono anche usati nel trattamento di varie malattie della pelle.

A loro volta, gli idrogel privi di ingredienti attivi vengono utilizzati per la cura delle ferite umide e vengono utilizzati principalmente in questo contesto per mantenerli umidi. Tale ritenzione di umidità avviene nel contesto della necrosi secca, ma può anche favorire la guarigione di ferite semplici all'interno della fase di granulazione o epitelizzazione. Il gel può essere applicato da solo o chiuso sotto un tampone per ferite.

L'importanza degli idrogel in medicina non è rilevante solo per la cura delle ferite. Gli idrogel hanno reso possibile l'invenzione di lenti a contatto morbide e lenti intraoculari, in quanto sono in uso dal secolo scorso. Inoltre, hanno sostenuto i progressi nella tecnologia degli impianti. Le protesi plastiche sono utilizzate dalla chirurgia plastica come sostituto di parti del corpo danneggiate o completamente distrutte e possono anche servire per ingrandire parti del corpo esistenti, ad esempio come protesi mammarie per l'ingrandimento del seno.