25 Eki 2021

Malzemeci Amca

Tüm Mühendislik Ders Notları

***HİDROJELLER***

žHidrojeller , üç boyutlu polimerik ağ yapısı ile su ve diğer biyolojik sıvıları absorplama yeteneğine sahiptir. Suyu absorplama kapasitesi hidrojel yapısını oluşturan polimerin sahip olduğu hidrofilik gruplarla ilişkilidir.
  • HİDROJEL NEDİR ?
  • HİDROJELLERİN SAHİP OLDUĞU ÇAPRAZ BAĞLAR
  • HİDROJEL İLE AKILLI JEL AYNI MI ?
  • HİDROJELLERİN SINIFLANDIRILMASI
  • HİDROJELLERİN KULLANIM ALANLARI
  • HİDROJELLERİN UYGULAMA ALANLARI
  • NEDEN VÜCUTTA HİDROJEL KULLANALIM ?
  • NEDEN İLAÇ SALINIMINDA VE DOKU DEJENERASYONUNDA HİDROJEL KULLANILIR ?
HİDROJEL
  • Hidrofobik jelleri biyolojik kullanım amacıyla ilk olarak 1960’ların başlarında Wichterle ve Lim tanıtmıştır. Günümüze kadar da hidrojeller üzerinde çok fazla çalışılmıştır.
  • Sürekli gelişen hidrojel teknolojisi farmasötik ve biyomedikal alanlarında birçok avantaj sağlamıştır.
  • Hidrojeller, üç boyutlu polimerik ağ yapısı ile su ve diğer biyolojik sıvıları absorplama yeteneğine sahiptir.
  • Suyu absorplama kapasitesi hidrojel yapısını oluşturan polimerin sahip olduğu hidrofilik gruplarla ilişkilidir.   ( -OH , -CONH , -CONH, -SO3H )
  • Hidrofilik grupların ağ yapısına katılımına göre polimerin hidratasyon derecesi değişmektedir.(Bazı durumlarda %90’dan daha fazla olabilmektedir.)
  • Bunun aksine poliaktik asit (PLA), PLGA gibi polimerin hidrofobik karakteri arttığı zaman polimerin su absorplama kapasitesi sınırlanmaktadır.(<%5-10)
  • Hidrojellerin su içeriği onun spesifik fizikokimyasal karakterini belirler ve bu yapıların diğer sentetik biyomateryallere nazaran canlı dokulara fazla benzer fiziksel özellikleri vardır.
  • Hidrojellerin yumuşaklığı , yoğunluğu , düşük yüzey gerilimi su ya da diğer biyolojik sıvı içerikleriyle ilgilidir.
HİDROJEL & BİYOLOJİK SIVI
  • Hidrojellerin yüksek su absorpsiyon affinitesine rağmen, sahip oldukları çapraz bağlar sebebi ile sulu ortamda çözünme yerine şişme davranışı sergilerler.
HİDROJELLERİN SIVI ORTAMINDA ŞİŞME DAVRANIŞI

HİDROJELLERİN BAĞ YAPILARI

Polimer ağındaki çapraz bağlar: Kovalent bağ , hidrojen bağları , Van der Waals etkileşimleri ve fiziksel bağlardır.

HİDROJEL İLE AKILLI JEL AYNI MI?

Dış çevrede meydana gelen pH, sıcaklık, iyonik şiddet, çözücü bileşimi, elektrik alan, magnetik alan değişimlerine karşı şişme yada büzüşme tepkimesi verebilen hidrojellere akıllı jel (uyarı-cevap polimerleri, akıllı polimerler) denir.

HİDROJELLERİN SINIFLANDIRILMASI

  • Fizikokimyasal parametreleri
  • Salım profilleri
  • Polimer ağ sentezi ve kimyası
  • Kantitatif özellikleri
  • Parçalanma ve salım kinetikleri
  • Transportu MUTLAKA BİLİNMELİDİR…

Hidrojeller çeşitli şekillerde sınıflandırılabilirler:

Bu sınıflandırmalara bağlı olarak hidrojellerin kullanım alanlarıda farkllık gösterir.Örneğin; hidrojeller pH, sıcaklık , iyonik şiddet ve elektrik alan gibi çevresel değişkenlere cevap olarak şişme veya büzülme davranışı gösterirler. Bu özellikleri biyomedikal alanlarda yapay algılayıcılar olarak kullanım olanağı sağlar. Hidrojellerin hacimlerinin , dış etkilerin çok az değişmesi ile fazla değişim göstermesi teknolojide çok kullanılan bir malzeme olmalarına neden olmuştur.

Canlı dokulara benzeyen kauçuğumsu yapısı ve mükemmel biyo uyumlulukları hidrojelleri pek çok alanda çekici hale getirmiştir. Hidrojeller, biyomedikal alanda teşhis, tedavi ve implante edilir cihazlar olarak; çevre alanında ağır metal iyonlarının ve organik kirletici malzemelerin tutulmasıyla atık su temizlemesinde süper emici polimerler olarak kullanılmaktadır.Hidrojeller ayrıca biyoteknoloji , biyomühendislik , eczacılık, tarım, veterinerlik, yiyecek endüstrisi gibi alanlarda yoğun olarak kullanılmaktadır.

KULLANIM ALANLARI

  • Salınım sistemleri
  • Yapay organ yapımı
  • Kontakt lens
  • Enzin tutuklama sistemleri
  • Biyosensör
  • Kozmetik sektörü
  • Gıda Sektörü ( katkı maddesi olarak )
  • Yapay kornea
  • Manyetik ayırma
  • Kemik hastalıkları tedavisi
  • Sentetik kıkırdak
  • Gübre ve tarım ilaçlarının denetimli salınımı
  • Ağır metal boyarmadde uzaklaştırma
HİDROJELLERİN UYGULAMA ALANLARI

NEDEN VÜCUTTA HİDROJEL KULLANALIM?

Vücutsıvılarına karşı az yada çok geçirgen olduklarından besinler, oksijen gibi yararlı maddelerin geçişine engel oluşturmazlar. Hidrojellerin çevredeki dokulara sürtünmesi azdır. Hidrojeller yumuşaktır. Hidrojeller mukoza zarı ve dokularla düşük yapışma gösterirler.

NEDEN İLAÇ SALINIMINDA VE DOKU DEJENERASYONUNDA HİDROJEL KULLANALIM?

Hidrojeller moleküler düzeyde biyolojik etkileşimler için uygun yarı ıslak 3-D ortamı sağlamaktadırlar. Bir çok hidrojel proteinlerin spesifik olmayan absorpsiyonlarını önleyen (antifouling özelliği) inert yüzey oluşturmaktadır. Biyolojik moleküller hidrojellerin yapısına kovalent olarak dâhil olabilmektedirler. Hidrojellerin ayarlanabilir mekanik özellikleri yüksektir.

Özetlersek…

  • Üç boyutlu çapraz bağlı şişebilen polimer yapılar
  • Su varlığında hidrofilik yapısından dolayı şişer
  • Kimyasal apraz bağlarından dolayı çözünmez
  • Porlu bir yapı

Porlu yapı