Les Hydrogels (Hydrogel) sont une classe de gels structuraux en réseau tridimensionnel extrêmement hydrophiles qui gonflent rapidement dans l'eau et dans cet état de gonflement peuvent maintenir de grands volumes d'eau sans dissolution.

Classification des Hydrogels

En raison de la présence d'un réseau de réticulation, l'Hydrogel peut gonfler et retenir de grandes quantités d'eau, dont la quantité absorbée est étroitement liée au degré de réticulation. Plus le degré de réticulation est élevé, plus l'absorption d'eau est faible. Cette propriété ressemble beaucoup à un tissu mou. La teneur en eau dans l'Hydrogel peut être aussi faible que quelques pour cent ou aussi élevée que 99 pour cent. L'état d'agrégation du gel n'est ni solide ni liquide. Le comportement d'un solide est que certaines conditions peuvent maintenir une certaine forme et un certain volume, et le comportement d'un liquide est que le soluté peut diffuser ou pénétrer à partir d'un Hydrogel.

Tout polymère hydrosoluble ou hydrophile, par une certaine réticulation chimique ou physique, peut former un Hydrogel. Ces macromolécules peuvent être classées en deux grandes catégories, naturelles et synthétiques, selon leur origine. Les macromolécules hydrophiles naturelles comprennent les Polysaccharides (amidon, Cellulose, acide alginique, Acide Hyaluronique, Chitosan, etc.) et les POLYPEPTIDES (collagène, polyl - lysine, polyl - Glutamine, etc.). Les macromolécules hydrophiles synthétisées comprennent les alcools, les acides acryliques et leurs dérivés (acides polyacryliques, polyméthacryliques, polyacrylamides, polyn - polyacrylamides, etc.

01 gels physiques et chimiques

Il existe différentes méthodes de classification des Hydrogels, qui peuvent être divisées en gels physiques et chimiques en fonction de la liaison du réseau d'Hydrogels. Le gel physique est formé par des forces physiques telles que l'action électrostatique, les liaisons hydrogène, l'enroulement de chaînes, etc., un tel gel est non permanent 1 et peut être transformé en solution par chauffage du gel, il est donc également appelé pseudo - gel ou gel thermoréversible. De nombreux macromolécules naturelles ont un état gélifié stable à température normale, comme la carraghénane de type K2, l'agar, etc.; Parmi les polymères synthétiques, l'alcool polyvinylique (PVA) est un example classique, qui, après un traitement de congélation - fusion, permet d'obtenir des Hydrogels stables jusqu'à 60°C. Les gels chimiques sont des polymères en réseau tridimensionnel formés par la réticulation de liaisons chimiques et sont permanents 1, également appelés vrais gels.

02 macrogel vs microgel

Selon la forme différente de la taille de l'hydrogel, il existe des fractions de macrogel et de microgel (microsphères), selon la forme de différents macrogels qui peuvent être divisés en colonne, éponge poreuse, fibreuse, membraneuse, sphérique, etc., les microsphères préparées ont des fractions à l'échelle micrométrique et nanométrique.

03 Hydrogels traditionnels et respectueux de l'environnement

En fonction de la réponse de l'Hydrogel aux stimuli externes, il peut être divisé en deux grandes catégories: les hydrogels traditionnels et les hydrogels sensibles à l'environnement. Les Hydrogels traditionnels sont insensibles aux changements de l'environnement tels que les changements de température ou de pH, etc., tandis que les hydrogels sensibles à l'environnement sont une classe de gels macromoléculaires qui peuvent eux - mêmes percevoir de minuscules changements ou stimuli de l'environnement extérieur, tels que la température, le pH, la lumière, l'électricité, la pression, etc., et peuvent produire des changements correspondants de structure physique et de propriétés chimiques, voire des mutations. La caractéristique principale de ces gels est la variation significative de leur comportement gonflant au cours de la réponse à l'environnement, l'utilisation de cette caractéristique de réponse au stimulus peut être utilisée comme capteur, interrupteur à libération contrôlée, etc., l'un des sujets les plus intéressants pour les chercheurs depuis 1985.

04 Hydrogels de polymères synthétiques et naturels

Selon le matériau synthétique, l'Hydrogel est à son tour divisé en Hydrogel polymère synthétique et Hydrogel polymère naturel. Les macromolécules naturelles attirent de plus en plus l'attention des chercheurs en raison de leur meilleure biocompatibilité, de leur sensibilité à l'environnement, de leur abondance de sources et de leur faible prix. Mais les matériaux polymères naturels sont moins stables et faciles à dégrader.

Application de l'Hydrogel

En tant que matériau hautement absorbant et à haute rétention d'eau, l'Hydrogel est largement utilisé dans de nombreux domaines, tels que: la sécheresse dans les zones arides, les masques faciaux dans les cosmétiques, les autocollants antipyrétiques, les autocollants analgésiques, les films agricoles, les agents de prévention de la condensation dans la construction, les agents de conditionnement de l'humidité, les agents de conditionnement de l'eau bloquant dans la pétrochimie, la déshydratation du pétrole brut ou des huiles finies, les antipoussière dans l'exploitation minière, les conservateurs dans les aliments, les épaississants, les transporteurs de médicaments en médecine, etc. Il est important de noter que différents domaines d'application doivent choisir différentes matières premières macromoléculaires pour répondre à différents besoins.

Les propriétés de biocompatibilité, de biodégradabilité, d'absorption d'eau élevée, de rétention d'eau de l'Hydrogel le rendent largement applicable dans de nombreux domaines tels que l'ingénierie environnementale, la détection flexible, l'électrochimie, en particulier dans le domaine biomédical, y compris l'ingénierie tissulaire, les systèmes d'administration de médicaments, les pansements de plaies, les biocapteurs, les lentilles de contact, les cellules artificielles, etc., avec un large éventail d'applications.

Par exemple, la structure tridimensionnelle de l'Hydrogel est similaire à celle de la matrice extracellulaire de nombreux tissus, alors qu'en génie tissulaire, des cellules spécifiques doivent être cultivées en tant qu'organes correspondants sur des échafaudages appropriés, et l'Hydrogel est un matériau d'échafaudage idéal à ce stade.

Alors que dans le système d'administration, il peut être utilisé pour la libération prolongée et la libération ciblée de médicaments, la structure poreuse contrôlable de l'Hydrogel lui permet de transporter facilement plusieurs médicaments, de migrer vers des sites spécifiques. Dans le même temps, l'Hydrogel intelligent produit différentes réponses gonflantes après avoir été stimulé par le pH, les enzymes et d'autres stimuli environnementaux, libérant ainsi le médicament à différents taux.

L'Hydrogel en tant que nouveau matériau fonctionnel, avec une rétention d'eau hautement absorbante, une bonne biocompatibilité, une flexibilité et d'autres caractéristiques, lui confère des propriétés spécifiques telles que l'auto - cicatrisation, les caractéristiques de réponse à l'environnement, etc. par le choix de différents matériaux et par des moyens tels que la modification, Le composite et d'autres. Par conséquent, les études sur les hydrogels sont innombrables. Dans le même temps, les hydrogels et leurs dérivés sont de plus en plus utilisés dans divers domaines et leur valeur de recherche ne se limite pas à cela, ce qui est la cause de leurs incendies.

Laboratoire de lyophilisation furoutie

Échantillon expérimental: Hydrogel

Objectif expérimental: lyophilisation de toute l'humidité, sous forme d'éponge

Équipement expérimental: série Mercury

Processus expérimental:

1. Hydrogel - 80 ℃ prégelé 4h ou azote liquide surgelé.

2. Ouvrez le lyophilisateur pour pré - refroidir, placez l'hydrogel prégelé avec la cloison, ouvrez le vide.

3. Le programme de lyophilisation est: programme de sublimation - 40 ℃ ~ 25 ℃, degré de vide 2pa, temps 30h.

Une fois la procédure terminée, les échantillons lyophilisés sont prélevés, stockés ou soumis à des expériences ultérieures.

Avant le prégel:

En lyophilisation:

Après lyophilisation:

Hydrogel SEM

Il est spongieux après lyophilisation pour un résultat idéal.