بخشی از مقاله
چکیده:
هیدروژلها پلیمرهای سه بعدی هستند که در آب متورم می شوند. کیتین و کیتوسان به عنوان فراوان ترین آمینو پلی ساکاریدها در طبیعت، دارای خصوصیاتی از جمله سازگاری زیستی بالا، سمیت پایین، زیست تخریب پذیری و خواص ضد میکروبی قابل قبول هستند هیدروژلهای کمپلکسی کیتوسان و آکریلیک اسید از طریق پلیمریزاسیون رادیکال آزاد تهیه شدند. شناسایی ساختاری این هیدروژلها با استفاده از دستگاه FT-IR بدست آمدهمچنین برای بررسی حالت کمپلکس بین پلیمر الکترون دهنده و پلیمر الکترون گیرنده از دستگاه UV به مدل Biowave2 ساخت کشور انگلستان استفاده شد مقاومت حرارتی این هیدروژلها با استفاده از دستگاه T.G.AوD.S.C بدست آمد.
واژه های کلیدی: هیدروژل - تورم-اکریلیک اسید
مقدمه:
هیدروژل های ابرجاذب پلیمرهایی با شبکه سه بعدی هستند که به دلیل داشتن گروه های عاملی آب دوست در ساختار خود قابلیت جذب و نگه داری آب و محلول های آبی را حتی زیر فشار دارند.اتصال های عرضی، عامل شبکه ای شدن هیدروژل ها سبب می شود که این دسته از پلیمرها در محی های آبی ضمن جذب آب متورم شده اما حل نشوند. این مواد به دو گروه عمده پایه طبیعی و سنتزی دسته بندی می شوند. در انواع پایه طبیعی از پلیمرهای طبیعی هم چون پلی ساکاریدها مانند کیتوسان، آلژینات ، نشاسته ، سلولوز و مشتقات آن یا پروتئین ها نظیر ژلاتین و کلاژن استفاده می شود. ازمهم ترین مزایای هیدروژل های پایه طبیعی نسبت به پایه سنتزی زیست تخریب پذیری این مواد است.
هیدروژل ها به دلیل داشتن خواص منحصر به فرد قابلیت کاربرد در زمینه های مختلف ازقبیل کشاورزی، پزشکی، رهایش کنترل شده دارو، صنایع آرایشی و بهداشتی و فراوری پساب های صنعتی را دارند. از جمله کاربردهای گزارش شده برخی از هیدروژل ها، که به ویژه در سال های اخیر موردتوجه قرار گرفته است، استفاده از این مواد برای کاهش و حذف فلزات سنگین موجود در منابع آلاینده ای نظیر پساب های صنعتی است استفاده ازهیدروژل ها برای کاربردهای درمانی از سال 1960آغاز شد، یعنی هنگامی که لیم - - Lim و ویچترل - Wichterle - پلی هیدروکسی متاکریلات - PHEMA را سنتز کردند .
سال های مدیدی است که از پلیمرهای طبیعی، که اغلب زیست پلیمرها نامیده می شوند،برای توسعه هیدروژل ها استفاده می شود .کیتوسان و آلژینات دو زیست پلیمر هستند که اخیرا به طور گسترده مطالعه شده اند . هیدروژ لها را می توان به طورفیزیکی یا شیمیایی شبکه ای کرد .ساختار پرمنفذ هیدروژ لها،به وسیله چگالی شبکه ای شدن کنترل می شود .به دلیل زیست سازگاری، محتوای زیادآب، کشش سطحی کم و خواص مکانیکی مشابه این ژل ها با بافتهای بدن، میتوان از هیدروژل ها برای اهداف دارورسانی ومهندسی بافت استفاده کرد.هیدروژل هایی که به طورفیزیکی شبکه ایمی شوند، به حالت محلول در آب اند که بر اثر تغییر شرایطمحیطی مانند دما، pH ، نور، میدان الکتریکی و قدرت یونی تبدیل به ژل میشوند .
دسته بندی هیدروژلها
هیدروژل ها به چند روش براساس روش تولید، بار یونی، ومشخصات ساختار فیزیکی دسته بندی می شوند. آنها می توانند براساس روش تولید بدین صورت دسته بندی شوند:
- 1 هیدروژل های هموپلیمر: شبکه های اتصال عرضی شده از یک منومر آب دوست
- 2 هیدروژل های کوپلیمر: شبکه های اتصال عرضی شده از دو کومنومر
- 3 هیدروژل های چندپلیمری - multipolymer - :که از سه یاتعداد بیشتری کومنومر تشکیل شده اند.
- 4 هیدروژل های پلیمری در هم رفته interpenetrating - polymeric hydrogel - :از تورم شبکه اولیه در یک منومر و واکنش با آنها برای تشکیل ساختار شبکه ای ثانویه در هم قفل شده تولید می شوند.
براساس بار یونی تقسی مبندی هیدروژ لها بدین طریق میباشد:
- 1 هیدروژل های خنثی
- 2 هیدروژل های آنیونی
- 3 هیدروژل های کاتیونی
- 4هیدورژل های آمفولیتیک - دو خصلتی -
و براساس مشخصات ساختار فیزیکی سیستم بصورت زیر دسته بندی می شوند:
- 1 هیدروژل های آمورف: در این نوع زنجیرهای ماکرومولکول بصورت راندوم آرایش یافته اند.
- 2 هیدروژل های نیمه کریستالی: توس نواحی چگال از زنجیرهای ماکرو مولکول منظم شده - کریستالیت ها - شناسایی میشوند.
- 3 ساختارهای با پیوندهای هیدروژنی: اغلب ممکن است پیوندهای هیدروژنی مسئول ساختار سه بعدی هیدروژلها باشند.[7]
از نظر ساختار شبکه نیز می توان هیدروژل ها را به صورت ماکرو متخلخل، میکرو متخلخل و هیدروژل های غیر متخلخل دسته بندی کرد .[8]اتصال یا اتصال عرضی - junction or cross‐link - نقطه اتصال چندین زنجیر پلیمری را بیان می کند. این اتصال ممکن است بصورت ایده آل یک اتم کربن باشد. اما معمولاً پلهای شیمیایی با وزن مولکولی بسیار کمتر از وزن مولکولی زنجیرهای پلیمری اتصال عرضی شده می باشند. از طرف دیگر، ممکن است یک اتصال تجمع - association - زنجیرهای ماکرو مولکولی به واسطه نیروهای واندروالس یا مجموعه تشکیل شده از پیوندهای هیدروژنی باشد.
در پایان، ممکن است ساختار شامل اتصالات موثری باشد که این اتصالات می توانند در رویهای فیزیکی دائمی یا نیمه دائمی، یا زنجیرهای نظم یافته تشکیل دهنده کریستالیت ها باشند. بنابراین هرگز نباید اتصالات بصورت نقاط بدون حجم بررسی شوند .[8]براساس ماهیت اتصال عرضی در هیدروژل ها، آنها را می توان به دو گروه ژل های فیزیکی وشیمیایی تقسیم کرد.ژل های شیمیایی یا دائمی موادی دارای شبکه ای با اتصالات عرضی کووالانت هستند. بنابراین ژل های شیمیایی در آب یا حلال های آلی دیگر حل نمی شوند مگر این که اتصال عرضی کووالانت شکسته شود.
در ژل های شیمیای انتهایی آزاد زنجیر در ژل نقایص شبکه ای ایجاد میکند. دیگر نقایص شبکه ها،درهم روی ها و لوپ های زنجیر هستند و همانطور که گفته شد این نقایص تاثیری در الاستیسیته شبکه های دائمی ندارند.رنج وسیع و گوناگونی از ترکیبات پلیمری برای تولید ژ لها استفاده شد ه اند. ترکیبات میتوانند بصورت هیدروژل های پلیمری طبیعی، هیدروژل های پلیمری سنتزی یا ترکیبی از این دو دسته،رده بندی شوند .حداقل دو روش برای تولید ژل های شیمیایی استفاده میشود. در روش اول ژ لهای شیمیایی می توانند توس پلیمریزاسیون منومرهای محلول در آب در حضور عوامل اتصال دهنده عرضی دو یاچند عاملی ساخته شوند. دوم، ژل های شیمیایی می توانند توس اتصال عرضی پلیمرهای محلول درآب با استفاده از واکنش های شیمیایی آلی معمول که با گرو ههای عاملی پلیمرها سر و کار دارند. تولید شوند .>9 @ که در شکل.... نمایش داده شده است.
ژل های فیزیکی
هنگامی که زنجیرهای پلیمری توس درهم روی های مولکولی و یا نیروهای ثانویه مثل پیوندهای هیدروژنی، یونی، یا نیروی آب گریز در کنار هم قرار می گیرند، ژل های فیزیکی یا برگشت پذیر و یا ژ لهای دروغین نامیده میشوند .[10]
