Hydrogel

Uit Technotheek
Ga naar: navigatie, zoeken
Hydrogel
Hydrogel.jpg
Eigenschappen
Categorie: Materialen
Originele auteur: Rianne van der Pol en Myrthe Lamme
Jaar: 2011
Wikipedia link: Hydrogels

Inhoud

Handelsnamen

Hydrogel heeft heel veel verschillende handelsnamen omdat het voor vele toepassingen wordt gebruikt. Een aantal handelsnamen zijn: Flamigel, Nu- gel, Purilon, etc.

Beschrijving

Hydrogel is een gelei- achtig materiaal dat kunstmatig vervaardigd wordt uit anorganische stoffen (en voor speciale doeleinden organsiche stoffen). Hydrogels bestaan over het algemeen uit een netwerk van polymeerketens (natuurlijke- of synthetische polymeren) die in water oplosbaar zijn. Het materiaal bevat een drie-dimensionaal cross-linked netwerk waarbinnen water “gevangen” kan worden. Hierdoor kan het materiaal zeer veel water absorberen tot maximaal 99% van zijn eigen gewicht. Het doeleinde waar de hydrogel voor wordt gebruikt, bepaalt ook de prijs. Hierdoor kunnen hydrogels erg verschillen in prijs.

Eigenschappen

Hydrogels kunnen water opnemen en afgeven, hierdoor kunnen ze sterk van volume veranderen. Zie deze video. Tevens is het materiaal vervormbaar, transparant en luchtdoorlatend. Hydrogels bezitten bovendien een zekere mate van flexibiliteit die zeer vergelijkbaar is met natuurlijk weefsel, dankzij de vele wateropname.

Leveringsvormen

Dunne lagen hydrogel
  • Als gel: een vloeistof die zich als vaste stof gedraagd door de vele cross- links die het bevat.
  • In dunne lagen, zie de figuur hiernaast.

Be- / Verwerkingstechnieken

Hydrogels worden vaak zo gefabriceerd zodat ze meteen kunnen worden verwerkt in het betreffende product of zodat het meteen bruikbaar is. Daarom kan het produceren van hydrogels erg verschillen. Als voorbeeld nemen we het vervaardigen van een steriel hydrogel verband. De productie kan worden ingedeeld in 4 stadia:

  1. Er wordt een oplossing gemaakt van een mengsel van polyethyleenglycol (PEG), polyvinylpyrrolidon (PVP) en agar. Deze oplossing wordt in een gemeenschappelijke reactor bij 60 º C bereid. Waar de verschillende bestanddelen door een schroefmixer op lage snelheid worden vermengd. Er ontstaat een heldere, homogene viskeuze vloeistof.
  2. De vloeistof wordt in een mal gegoten waar het uithardt bij kamertemperatuur (dus zonder extra koeling). Dit duurt een paar minuten.
  3. De gel wordt in de mal afgesloten van de buitenlucht en kan nu worden gebruikt voor elke medische toepassing.
  4. De verpakte gel wordt gesteriliseerd door ionische straling van 25 kGy. Deze straling zorgt er tevens voor dat de verknoping van de PVP- moleculen bevorderd wordt. Hierdoor wordt er een flexibel en stevig materiaal gecreëerd dat bijna volledig bestaat uit water. In feite ontstaat er vast en flexibel water. Direct hierna zal het hydrogel membraan de nuttige mechanische eigenschappen verwerven en als steriel materiaal kan het worden gebruikt als verband.

Toepassingen

Wondverband hydrogel
Plantenbolletjes

Het materiaal wordt voor veel uiteenlopende toepassingen gebruikt, waaronder:

  • Lenzen
  • Wondverband
  • Plantenbolletjes
  • Het beginsel voor het kweken van huidweefsel
  • Implantaten
  • Wondgel
  • Maandverband
  • Gecontroleerde medicijnafgifte

Voordelen

  • Hydrogels zijn makkelijk te vervaardigen
  • Bij gebruik van organische stoffen is de hydrogel afbreekbaar
  • Hydrogels kunnen reageren op hun omgeving
  • Hydrogels bieden nog vele mogelijkheden in de geneeskunde voor in de toekomst
  • Hydrogels zijn goedkoop te produceren

Nadelen

  • Wanneer een hydrogel veel water opneemt, kunnen de mechanische eigenschappen veranderen.
  • Hydrogels kunnen breken wanneer ze worden blootgesteld aan veel omgevingsfactoren
  • Wanneer hydrogels in mest of potgrond kapot gaan, kunnen acrylamide eenheden vrijkomen en deze deeltjes kunnen kanker veroorzaken.

Milieuaspecten

Sommige hydrogels die op dit moment worden toegepast zijn niet compleet afbreekbaar. Echter, er wordt steeds meer onderzoek gedaan en gezocht naar mogelijkheden om hydrogels te vormen op organische basis. Deze zijn niet schadelijk voor het milieu. Toch worden er op dit moment ook veel hydrogels uit biomaterialen gebruikt in bijvoorbeeld wondverbanden en contactlenzen. Dit soort producten zijn niet schadelijk voor de mens.

Overige

Algemene bestanddelen van hydrogels zijn onder andere polyvinylalcohol, natrium polyacrylaat, acrylaat polymeren en copolymeren met veel hydrofiele groepen. Natuurlijke hydrogel materialen zijn onder andere agarose, methylcellulose, hyaluronan en andere op natuurlijke wijze verkregen polymeren.

Leveranciers en kenniscentra

Bronnen

Persoonlijke instellingen
Naamruimten
Varianten
Handelingen
Navigatie
Hulpmiddelen