Doğal veya sentetik olarak sınıflandırılabilen polimerler monomerlerin kimyasal reaksiyonu sonucu elde edilirler. Hidrojel ise üç boyutlu, çözünmez, hidrofilik ve çapraz bağlı polimerik ağ yapılardır. Ayrıca su içerisinde şişebilirler. Hidrojellerin çözünmezlik özellikleri ağ zincirleri arasında bulunan çapraz bağlardan kaynaklanır. Yapılarında bulunan fonksiyonel hidrofilik gruplar sayesinde suyu emebilirler. Hidrojeller kaynaklarına göre , sentezlenme yöntemlerine göre, iyon yüklerine göre ve çapraz bağlanma şekillerine göre sınıflandırılmaktadır.
Hidrojelleri klasik ve uyarıya duyarlı hidrojeller olarak da sınıflandırmak mümkündür. Uyarıya duyarlı hidrojeller akıllı hidrojeller olarak da adlandırılmaktadır. Bu hidrojellerin şişme dengelerini çeşitli koşullara göre değiştirmektedir. Buna bağlı olarak pH duyarlı, sıcaklık duyarlı ve elektriksel ortamlara duyarlı olarak çeşitler ortaya çıkmaktadır.
Hidrojeller hidrofilik ve çapraz bağlı polimerik yapılar oldukları için çapraz bağlı polimer üretiminde kullanılan teknikler hidrojel üretiminde de kullanılabilmektedir. Hidrojellerin sentezi sırasında ortamda bulunması gerekenler monomer, reaksiyon başlatıcı ve çapraz bağlayıcıdır. Bu süreçte polimerizasyon ısısını kontrol etmek ve hidrojel özelliklerini kontrol etmek amacıyla su veya sulu çözeltiler gibi seyrelticiler kullanılabilir. Kütle polimerizasyonu, çözelti polimerizasyonu ve süspansiyon polimerizasyonu gibi teknikler hidrojel oluşturmak için kullanılabilir.
Hidrojellerin Özellikleri
- Uygulama hızına göre istenilen absorpsiyon hızını gösterebilirler.
- Yük altında yüksek emicilik gösterirler.
- Şişme ortamında ve depolama sırasında yüksek kararlılık ve dayanıklılık gösterirler.
- Suda şiştikten sonra pH’ları nötrdür.
- Bozulma sırasında toksik madde oluşmadan biyobozunurluk özelliği gösterebilirler.
- Suda çözünen maddelere, vücut sıvılarına ve ilaçlara karşı geçirgen özellik gösterirler.
- Dokulara ve mukoza zarına yapışma oranları düşüktür.
Hidrojellerin Kullanım Alanları
Kontakt Lensler:
Kontakt lenslerin varlığı hidrojellerin ilk ortaya çıkış noktasına dayanır. Biyomedikal alanında hidrojellerin ilk kullanımı 1960’lı yıllarda Wichterle ve Lim tarafından çapraz bağlı polihidroksietil metakrilatı(PHEMA) geliştirmesi ve daha sonra yumuşak kontakt lens olarak patentlemesidir. Kontakt lensler elastikiyetlerine göre “yumuşak kontakt lensler” ve “sert kontakt lensler” olarak sınıflandırılabilmektedir. Sert kontakt lenslerin kullanım ömrü daha uzun olmasına rağmen kullanıcılar tarafından pek tercih edilmezler ve adaptasyon süreleri uzun olabilmektedir. Sert kontakt lenslerin temelleri hidrofobik malzemelere dayanırken yumuşak kontakt lenslerin temelleri hidrojellere dayanmaktadır. Yumuşak kontakt lenslerin üretiminde en çok kullanılan madde oksijen geçirgenliği sayesinde hidrojel formunda bulunan silikondur. Polimerik bir hidrojelin lens malzemesi olarak kullanılabilmesi için bazı fiziksel özelliklere sahip olması gerekmektedir. Bu özellikler;
- Biyouyumluluğu iyi olmalıdır çünkü bu parametre lensleri uzun süre kullanmak isteyen bireylerin göz sağlığı için çok önemlidir.
- Yeterli oksijen geçirgenliğine sahip olmalıdır. Bu parametre su içeriğiyle doğru orantılı, lens kalınlığıyla ters orantılıdır.
- Kırılma indisi uygun olmalıdır.
- Işık geçirgenliği minimum %95 olmalıdır. Bu değer lens şeffaflığı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.
- Mekanik özellikleri iyi olmalıdır bu özellikler kornea üzerine yapışmayı ve kullanıcı konforunu etkiler.
İlaç Salınım Sistemleri:
Hidrojellerin gözenekliliği, matrislerinde bulunan çapraz bağların yoğunluğu, su emicilikleri ayarlanabilir fiziksel özellikleri olarak bilinmektedir. İlaç salınım sistemleri ile istenen etkin maddenin, bir sistem içinden istenilen sürede, belirlenmiş bir hız ve miktarda salınması amaçlanmaktadır. Bir ilaç salınım sistemi, hastanın fizyolojik durumuna göre senkronize edilip ve ortam değişikliğine yanıt olarak ilaç salınımını gerçekleştirmektedir. Hidrojellerin gözenekli yapıları ilaçların yüklenmesine ve salınmasına izin vermektedir. İlaç bir hidrojele yüklendikten sonra çeşitli mekanizmalarla ilacın salınımı gerçekleştirilmektedir. Bu mekanizmalar difüzyon kontrollü salınım, çevreye duyarlı salınım, kimyasal kontrollü salınım ve şişme kontrollü salınım olabilmektedir.
Doku Mühendisliği:
Hidrojeler doku mühendisliğinin çeşitli uygulamalarında kullanılmaktadır. Bu uygulamalardan biri de sözde in-vivo doku rejenerasyonudur. Bu uygulamada hasta hücreleri polimer ile birleştirilip implante edilmeye hazır olana kadar in-vitro ortamda tutulmaktadır. Bu süreç geçtikten sonra hidrojel yapısı hücre poliferasyonunu ve dokunun yeniden büyümesini destekleyen doğal bir hücre dışı matris görevi görür. Bu hücre dışı matris büyüme faktörleri ve metabolitlerden meydana ve amacı kaybolan veya hasar gören dokuyu değiştirmek için doku yapısını kontrol etmektir. Doku mühendisliğinde yapı iskeleleri olarak kullanmak üzere tasarlanan hidrojeller büyük gözenekler içermektedir.
Metin içinde açıklanan kullanım alanlarının dışında hidrojeller; hücre kültürleri, yanık veya iyileşmesi zor yaralar için pansumanlarda, temizlik ürünlerinde, kozmetik ve estetik cerrahi gibi alanlarda kullanılmaktadır.
Kaynaklar:
Yahia LH, Chirani N, Gritsch L, et al. History and Applications of Hydrogels.
Biomedical applications of hydrogels: A review of patents and commercial products-Enrica Caló Vitaliy V.Khutoryanskiy
news-medical.net
