Hydrogel
Ein Hydrogel ist ein Gel aus wasserunlöslichem Polymer, welches Wasser binden kann. Die Moleküle, welche das Gel aufbauen, sind
- chemisch, z. B. durch kovalente oder ionische Bindungen
- oder physikalisch, z. B. durch Verschlaufen der Polymerketten
zu einem Netzwerk verknüpft. Durch eingebaute hydrophile Polymerkomponenten quellen sie in Wasser unter beträchtlicher Volumenzunahme, ohne aber ihren stofflichen Zusammenhalt zu verlieren.[1][2] Hydrogele, welche ein hohes Quellvermögen haben, werden Superabsorber genannt.
Anwendungen
Hydrogele gewinnen durch ihre Biokompatibilität und gewebeähnlichen mechanischen Eigenschaften im biomedizinischen Bereich an Bedeutung.[3] Bekannte Beispiele sind weiche Kontaktlinsen, Intraokularlinsen sowie plastische Implantate.
In der Wundbehandlung, insbesondere zum Feuchthalten oder zur Rehydration trockener Wunden, kommen Hydrogele als Kompressen oder in Form von Tubengelen zum Einsatz. Letztere werden auch im Rahmen des Débridements verwendet, um die Wundreinigung zu fördern. Durch Abgabe von Wasser unterstützen die Hydrogele hierbei körpereigene Prozesse beim Aufweichen und Ausschwemmen von Nekrosen und Belägen.[4]
Als sogenannte Superabsorber sind Hydrogele essentieller Bestandteil moderner Wegwerfwindeln, da sie die einmal aufgenommene Feuchtigkeit binden und auch bei Druck nicht mehr abgeben.
In der Technik besitzen sogenannte smarte Hydrogele ein enormes Entwicklungspotenzial, da sie über integrierte Aktor-Sensor-Eigenschaften verfügen.
In der Agrarwirtschaft stecken große Anwendungspotentiale, besonders in heißen Erdregionen, aber auch in Hinsicht größerer Trockenperioden in Folge der Klimaerwärmung.[5]
Theorien
Häufig wird das Quellverhalten von Hydrogelen mithilfe von (modifizierten) Flory-Rehner-Modellen beschrieben[6], welche auf dem Flory-Huggins-Modell beruhen.
Einzelnachweise
- ↑ Eintrag zu Hydrogele. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 14. Juni 2014.
- ↑ Enas M. Ahmed: Hydrogel: Preparation, characterization, and applications: A review. In: Journal of Advanced Research. Volume 6, Issue 2, 2015, S. 105–121, doi:10.1016/j.jare.2013.07.006.
- ↑ Ein Gewebe fester als Stahl auf spektrum.de, abgerufen am 17. März 2017.
- ↑ Kerstin Protz: Moderne Wundversorgung 8. Auflage, Elsevier Verlag, München 2016, ISBN 978-3-437-27885-3, Seite 36
- ↑ Francesco Puoci: Polymer in Agriculture A Review. In: American Journal of Agricultural and Biological Sciences. Band 3, Nr. 1, 2008, S. 299–314 (researchgate.net [PDF]).
- ↑ Paul J. Flory, John Rehner: Statistical Mechanics of Cross‐Linked Polymer Networks II. Swelling. In: The Journal of Chemical Physics. Band 11, Nr. 11, November 1943, ISSN 0021-9606, S. 521–526, doi:10.1063/1.1723792 (scitation.org [abgerufen am 17. November 2019]).