Гидрогель для чего нужен: Зачем нужен гидрогель на огороде

Зачем нужен гидрогель на огороде

07. 11. 2013

Что гидрогелю делать на огороде, точно знают немногие. А даже те, которые догадываются, считают его применение зкономически невыгодным. Скептики пусть остаются при своем мнении, а наш спич для огородников, готовых к экспериментам.

Вода, содержащаяся в гидрогеле, медленно испаряется и увлажняет почву, тем самым позволяя реже ее поливать. Одновременно с этим комок уменьшается в размерах, в образующуюся полость засасывается воздух, что тоже неплохо. Некоторые огородники утверждают, что получали неслыханные урожаи, полив редиску или морковку только один раз — при посадке. Надо только помнить, что применение геля должно быть адресным, непосредственно на грядки овощей, и под корни (в лунки) растений. Хотя и существует универсальная формула «10 г сухого геля на 5 л грунта», все равно в зависимости от состава этого самого грунта «вести себя» желеобразная добавка будет по-разному.

Для начала нужно определить для себя точку отсчета: участок в 4 сотки требует не менее 400 г гидрогеля, и притом ежегодно. Но год из года его дозировка должна постепенно снижаться. Следует еще помнить, что гидрогель не является питательной добавкой и от дополнительной подкормки вас никто не освобождал. Но удобрений при этом надо вносить в 3-4 раза меньше, в следствии отсутствии частых поливов и вымывания удобрений в нижних слоях грунта. В результате расходы на гидрогель компенсируются еще и экономией на удобрениях .

“Рассаднику” в помощь

Раскладывают гидрогель в поддоны, в которых находятся контейнеры с рассадой и черенками: растения не пересохнут и не загниют. Также можно добавлять гидрогель в почву для рассады (лучше на самое дно стаканчика) — при пикировке растения меньше повреждаются. Хорошо ведут себя семена огурцов, томатов и перцев, пророщенные в гидрогеле. Только важно не углублять их в «аквагрунт», а позволить им «дышать» на поверхности.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями! Накопление гумуса Перилла – японская петрушка

 Просмотров: 1 900  Рубрика: Удобрение

Метки: гидрогель

если он нужен, то зачем?

Среди множества готовых грунтов для растений, что продаются в любом цветочном магазине, больше всего вопросов и недоумений вызывает гидрогель (он же встречается под именем аквагрунта и экопочвы).

Что такое гидрогель, зачем он нужен нам, цветоводам, как и куда его использовать – попробуем разобраться.

Гидрогель – это полимер, обладающий уникальной способностью поглощать и удерживать при набухании до двух литров дистиллированной воды на 10 грамм гидрогеля или около 0,11 л питательного раствора на 1 г препарата. Наиболее распространенны гидрогели на основе полиакриламида. Гидрогель не токсичен, абсолютно стерилен, сохраняет свои свойства при высоких и низких температурах в почве в течение пяти лет. В конце концов, гидрогель полностью биоразлагаем – распадается на углекислый газ, воду и азот. В нашей стране работы по созданию сильно набухающих полимерных гидрогелей были начаты в начале восьмидесятых годов в Институте химической физики АН СССР под руководством профессора К.С. Казанского.

 

 

Полимеры – вещества, молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся звеньев; молекулярная масса полимеров может изменяться от нескольких тысяч до многих миллионов. Особые свойства полимеров, такие как: эластичность; малая хрупкость стеклообразных и кристаллических полимеров; способность макромолекул к ориентации под действием направленного механического поля; высокая вязкость раствора при малой концентрации полимера; растворение полимера через стадию набухания; способность резко изменять свои физико-механические свойства под действием малых количеств реагента, – позволяют широко использовать их в быту, машиностроении, текстильной промышленности, сельском хозяйстве и медицине, автомобиле- и судостроении, авиастроении. Особые свойства полимеров объясняются не только большой молекулярной массой, но и тем, что макромолекулы имеют цепное строение и обладают уникальным для неживой природы свойством – гибкостью.

 

 

Сфера применения гидрогеля

Изначально гидрогель представляет собой сухой порошок или гранулят. Кристаллы гидрогеля по виду и размеру похожи на сахар, имеют неправильную форму и нерегулярный размер. При добавлении воды к сухому веществу происходит набухание последнего (кристалл гидрогеля увеличивается в размерах примерно в 300 раз) и образуется желеобразная масса, которую и используют самостоятельно либо в качестве добавки в грунты для растений.

Так кристалл становится своеобразным резервуаром с водой, который при недостатке влаги в почве будет отдавать свои запасы корням растений, а при избытке влаги – впитывать её. Тем самым, гидрогель спасает растения не только при пересушивании почвы, но и при её переувлажнении!

Благодаря своей структуре, кристаллы гидрогеля улучшают характеристики самых разных почв: глинистые почвы становятся более рыхлыми, а сыпучие – комковатыми. Растения, выращиваемые с использованием гидрогеля, даже в самую сильную жару достаточно поливать раз в неделю и реже.

На сегодняшний день сфера применения гидрогеля выглядит так:

*      Гидрогель – добавка в почву для удержания влаги,

*      Гидрогель – среда для содержания растений,

*      Гидрогель – средство для транспортировки растений.

Гидрогель – идеальная влагоудерживающая добавка в почву для требовательных к режиму полива растений. Если вы боитесь пересушить растения, или вынуждены отсутствовать дома, или и вовсе забываете поливать своих питомцев, добавьте при пересадке в грунт немного гидрогеля – растения скажут вам спасибо.

 

 

Приготовление и способы применения

Перед внесением гидрогеля в почву приготовьте его по инструкции на упаковке. Обычно сухое вещество следует залить чистой водой (чем чище вода, тем больше вырастут гранулы, тем больше воды они впитают) и оставить на несколько часов до полного набухания. Излишки воды нужно слить. На каждый литр почвы возьмите 1 грамм сухого вещества, или стакан готового гидрогеля. Перемешайте тщательно с почвой, чтобы гель распределился в ней равномерно. Дальше сажайте растения как обычно.

Можно внести сухой гель под уже посаженные комнатные растения.

Для этого сначала рассчитайте объем почвы в горшке с растением. На каждый литр земли возьмите 1 г сухого вещества (примерно четверть чайной ложки). Например, у вас горшок на 3 литра – вам понадобится 3 г гидрогеля. Осторожно сделайте проколы по всему объему цветочного горшка, в получившиеся лунки насыпьте аккуратно гидрогель (не засыпайте их доверху). Как следует полейте растение. Набухший гель может выдавиться на поверхность почвы, осторожно смешайте его с верхним слоем грунта в горшке. Корни растения сами найдут запасы влаги в почве. Как только корни прорастут в гель (обычно это занимает пару недель), растение можно будет поливать раз в 5-6 реже.

В смеси гидрогеля и земли очень удобно выращивать черенки растений, проращивать семена. Готовят такую смесь точно так же, как смесь для комнатных растений. Используют полученную смесь также традиционным способом. Лишь полив можно будет сократить.

 

 

Гидрогель можно использовать и как самостоятельный грунт для укоренения черенков, как грунт для флористических композиций. Будут в чистом геле успешно расти и некоторые комнатные растения.

Перед использованием традиционно заливаем сухое вещество необходимым количеством воды и забываем о нем на определенное время (см. инструкцию на упаковке).

В чистый готовый гель сажаем черенки растений. Просто воткните их в гель. Процесс можно контролировать, так как сквозь прозрачный гель все видно невооруженным взглядом. Свежие корни вы увидите так, как если бы укореняли черенки в стакане с водой.

Несколько лет назад, зайдя в любой цветочный магазин, вы рисковали сразу же увидеть какую-нибудь драцену, или фикус, или любое другое растение, водворенное в стеклянную посудину и цветной гидрогель. Точнее – в аквагрунт.

Аквагрунт – по структуре тот же полимер, что и гидрогель. Разве что он немного плотнее гидрогеля, что позволяет выпускать аквагрунт в виде жемчужин, кубиков, пирамидок и т.п. Обычно аквагрунт еще и окрашен в разные цвета. Такую же икебану вы можете сотворить сами.

 

 

Для посадки в чистый гидрогель лучше подходят молодые растения – еще лучше черенки растений, которые легче укореняются и быстрее адаптируются в новой среде.

Перед посадкой гидрогель нужно насытить водой. Воду лучше взять дистиллированную, либо кипяченую – дехлорированную. В готовом гидрогеле не должно быть сухих, не насытившихся водой участков. Гранулы должны быть полностью прозрачными. Лишнюю воду нужно слить. Очень удобно это делать через дуршлаг. Еще лучше разложить готовый аквагрунт на ровной поверхности и дать ему слегка подсохнуть в течение часа. Делается это для того, чтобы не утопить корни растения в воде – они должны дышать.

Затем наполните стеклянный сосуд гидрогелем на половину, разложите аккуратно корни растения на поверхности грунта и засыпьте оставшийся объем так, чтобы растение держалось в своем новом жилище уверенно. Если посуда сверху имеет широкое горло, лучше затянуть его прозрачной пленкой, чтобы верхний слой гидрогеля не высыхал слишком быстро.

 

 

Уход за растением

Уход за растением в гидрогеле такой же, как за растением в обычной почве. С той лишь разницей, что гидрогель не нужно поливать так же часто, как землю. Верхний слой гидрогеля может подсыхать активнее, чем нижние слои – просто опрыскивайте его из пульверизатора, либо, аккуратно сняв, замените на свежий. Удобрять растение в аквагрунте стоит аккуратно, раствором в более слабой концентрации.

Учтите, что получившуюся композицию лучше не ставить на прямой солнечный свет – гидрогель может «зацвести».

Не путайте посадку в гель с гидропоникой – это совершенно разные технологии. Гидрогель сам по себе не является ни питательной средой, ни стимулятором роста растений. Он нейтрален – в этом его достоинства и недостатки.

Плюсы выращивания в гидрогеле

*     растения, посаженные в гидрогель в стеклянные емкости, смотрятся по-новому, необычно,

*     гидрогель имеет различные окраски – можно создавать многоцветные композиции,

*     гидрогель в сухом виде занимает очень малый объем, не нужно искать место для его хранения, отпадают проблемы с транспортировкой,

*     пересадка растений не доставляет хлопот, она становится «чистой»,

*     гидрогель нейтрален – а потому его могут использовать люди с аллергической реакцией на землю.

Недостатки выращивания растений в гидрогеле

*     гидрогель как искусственный субстрат не обеспечивает растениям нормальных условий для развития,

*     гидрогель не содержит питательных веществ – их нужно регулярно вносить,

*     гидрогель на солнечном свету может «зацвести»,

*     гидрогель можно использовать только в сосудах без дренажного отверстия, не всем растениям это нравится (корни должны дышать),

*     срок содержания растений в чистом гидрогеле ограничен 1-2 годами.

Для посадки в чистый гидрогель можно порекомендовать следующие растения: фикусы, диффенбахия, маранты, плющи, драцены, филодендроны, сингониум, хлорофитум, папоротники, бромелиевые. Любые травянистые растения будут чувствовать себя в геле хорошо.

Не стоит сажать в гидрогель кактусы,  суккуленты, орхидеи.

Вообще же нужно сказать, что гидрогель – широкое поле для экспериментов. Может быть, именно вы найдете ему новое применение.

 

что это такое и зачем он нужен

В специализированных цветочных магазинах сегодня предлагается на выбор огромное разнообразие готовых грунтов для выращивания растений, но лишь один из них вызывает у покупателей цветоводов недоумение и массу вопросов. Речь идет о гидрогеле, который также встречается под названиями «Аквагрунт» и «Экопочва». Так что же такое гидрогель для растений и для чего он нужен? Как его использовать? В данной статье мы попробуем в этом разобраться и ответить на все возможные вопросы, относительно этого грунта.

Гидрогель для растений: определение и сфера применения

Гидрогель – это полимер, который обладает уникальной способностью поглощать и удерживать воду. Всего 10 граммов гидрогеля способны впитать около двух литров воды либо 1,1 л питательного раствора. Гидрогель нетоксичен, стерилен и сохраняет все свои свойства, как при высоких, так и при низких температурах не менее пяти лет. Наиболее распространены виды гидрогеля на основе полиакриламида. Свое второе название «Экопочва» гидрогель получил благодря тому, что полностью биоразлагаем, т.е. распадается на воду, азот и углекислый газ.

В продажу гидрогель поступает в виде порошка или гранулята, кристаллы которого по виду напоминают сахар-песок, имеют неправильную форму, а также нерегулярный размер. При добавлении жидкости гидрогель набухает, его кристаллы увеличиваются в размерах приблизительно в 300 раз. В итоге образуется желеобразная масса, которая может использоваться в цветоводстве как самостоятельно, так и для добавления в почву.

Благодаря устойчивости гидрогеля к низким и высоким температурам, его можно использовать и для добавления в открытый грунт при выращивании различных культур на даче. Особенно удобно использование гидрогеля на даче для тех, кто не может часто посещать свой участок в силу его отдаленности от города, либо занятости на работе, поскольку после набухания, кристаллы гидрогеля становятся своего рода резервуарами с водой, которые будут предохранять корни растений от пересыхания в засушливую погоду, а в дождливую – забирать излишки влаги из почвы. Таким образом, если вы по той или иной причине не сможете поливать свой огород в течение недели, с вашими растениями ничего плохого не произойдет.

Более того, кристаллы гидрогеля, добавленные в почву, способны улучшить ее характеристики, независимо от состава последней. Так, глинистая почва, после добавления в нее гидрогеля, станет более рыхлой, а сыпучая – наоборот, более комковатой.

Сегодня гидрогель для растений применяется как:

• добавка в почву с целью удержания в ней влаги;
• самостоятельная среда для содержания и выращивания растений;
• средство, облегчающее транспортировку растений на дальние расстояния.

Для требовательных к поливу растений гидрогель является идеальной влагоудерживающей добавкой к почве.

Уезжаете в отпуск? Не беда! Теперь вам не понадобится просить добрую соседку поливать ваши цветочки в ваше отсутствие. А может быть, вы хотите завести дома много красивых цветов, но боитесь, что они погибнут из-за того, что вы будете забывать их поливать или наоборот переборщите с поливом? Теперь бояться нечего! Гидрогель сделает всю работу за вас.

Гидрогель для растений: как приготовить и где применять

На упаковке с гидрогелем обычно имеется инструкция по приготовлению готового состава для внесения его в почву или использования, как самостоятельного продукта. Однако если таковая отсутствует или вы не можете прочитать ее по каким-либо причинам, мы готовы поделиться с вами данной информацией.

Как правило, сухое вещество заливают чистой водой (примерно 200мл воды на 1 г сухого вещества) и оставляют для набухания на несколько часов. Затем излишки воды сливают и получившуюся массу тщательно перемешивают с почвой из расчета 1 стакан готового гидрогеля на литр почвы.

Также гидрогель можно вносить под уже посаженные в горшки растения. Здесь пропорция составляет 1г сухого вещества на литр почвы. Одним словом, если объем цветочного горшка равен 1л, то в почву нужно внести 1г сухого вещества, если объем вазона 10 литров, соответственно и сухого вещества нужно внести 10г.

Как вносить сухой гидрогель для растений?

По всему объему цветочного горшка аккуратно делают проколы и в получившиеся лунки всыпают (не до верху!) гидрогель, затем растение обильно поливают. Не бойтесь переборщить с водой – гидрогель впитает излишки влаги. Если разбухший от воды гидрогель выступит на поверхность почвы, его следует аккуратно перемешать с верхним ее слоем. Как только корни растения проникнут в гель, частоту полива можно будет сократить в 5-6 раз.

В смеси почвы с гидрогелем очень удобно проращивать семена и выращивать рассаду. Приготовление смеси для этих целей ничем не отличается от приготовления смеси для комнатных растений.

Также гидрогель используют и как самостоятельный грунт в создании флористических композиций, для укоренения черенков и выращивания некоторых видов комнатных растений.

Готовим гель способом, указанным выше или по инструкции на упаковке, но не смешиваем его с почвой, а просто помещаем в цветочный вазон (хорошо, если этот вазон будет прозрачного стекла) так можно будет наблюдать весь процесс развития корневой системы растения.

Как ухаживать за растениями, посаженными в гидрогель?

Уход за растениями в гидрогеле практически не отличается от ухода за растениями в обычной почве. Разница заключается лишь в том, что поливают цветы, растущие в гидрогеле реже. Разумеется, верхний слой гидрогеля будет подсыхать активнее, поэтому его нужно периодически опрыскивать из пульверизатора. Удобрение растений в гидрогеле (аквагрунте) следует производить предельно осторожно, концентрация удобрений должна быть ниже.

Не стоит выставлять растения в гидрогеле под прямые солнечные лучи, поскольку гидрогель может «зацвести».

Также следует знать, что посадка растений в гидрогель и гидропоника – совершенно разные вещи, поэтому не стоит путать одно с другим. Гидрогель для растений – субстанция нейтральная, он не питает и не стимулирует рост растений.

Плюсы и минусы выращивания растений в гидрогеле

+ цветы, посаженные в гидрогель для растений, в стеклянных прозрачных емкостях смотрятся необычно, по-новому и очень красиво;

+ пересадка растений происходит без хлопот и ненужной грязи;

+ в сухом виде гидрогель практически не занимает места, поэтому с его хранением и транспортировкой не возникает никаких проблем;

+ гидрогель для растений бывает различных окрасок, благодаря чему вы сможете украсить свою квартиру или садовый домик многоцветными композициями;

+ благодаря нейтральному составу гидрогеля, использовать его могут люди, страдающие аллергией на землю.

— являясь искусственным субстратом, гидрогель не может обеспечить растению нормальных условий развития;

— не содержит никаких питательных веществ, поэтому их регулярно нужно вносить;

— может «зацвести» на солнце;

— использовать гидрогель для растений можно только в емкостях без дренажного отверстия, а это нравится далеко не всем растениям, ведь корни должны дышать;

— содержать растения в чистом гидрогеле можно не более 1-2 лет.

В гидрогеле, как самостоятельном грунте, хорошо себя чувствуют такие растения, как драцена, диффенбахия, фикус, мараниты, филодендроны, плющи, сингониум, папоротник, хлорофитум, одним словом – травянистые. Не следует сажать в гидрогель орхидеи, кактусы, суккуленты.

Справедливости ради стоит отметить, что гидрогель представляет собой благоприятную почву для разного рода экспериментов, и возможно именно вы найдете ему свое, новое применение.

Как вносить гидрогель в почву для комнатных растений и правила посадки

Наши комнатные растения, если сравнивать их с растущими в открытом грунте, ограничены в объеме субстрата, поэтому земля в горшках, вазонах быстро пересыхает.

От этого очень страдают влаголюбивые виды, которым необходима постоянно влажная почва. И тут компромиссов нет – на день-два забудешься и сразу увидишь пожелтевшие или сухие листья, особенно в жаркую погоду.

Чтобы этого не случилось, рекомендуется добавить в почву гранулы гидрогеля. Они не только спасут комнатные цветы от дефицита влаги, но и поспособствуют быстрому развитию, обильному цветению и здоровому внешнему виду.

Гидрогель для цветов — что это?

Это полимерные соединения, которые изначально находятся в сухом состоянии (порошок, гранулы), а при попадании в воду гранулы набухают, образуя специальный гель.

Полимер может удерживать достаточно большой объем жидкости, например, 1 грамм сухого порошка впитывает 200-300 мл жидкости.

В качестве декоративного субстрата используют аквагрунт или гидрогрунт.

По сравнению с гидрогелем он более плотный и обладает определенной формой — выпускается в виде цветных пирамидок, шариков, и, кстати говоря, он не предназначен для добавления в почву.

Декоративный гидрогель

Гидрогель вносят в любую почвенную смесь, предназначенную для выращивания растений, как в открытом грунте, так и в контейнерах, горшках.

Корни, проникая в набухшие гранулы полимера (на что уходит около 2-х недель), получают в распоряжение практически нескончаемый источник доступной воды и растворимых удобрений. Доступной водой считается та влага, которая впитывается в почву при поливе.

Комнатная араукария — уход и размножение

Но почва не способна удержать всю влагу и какая-то часть воды (а вместе с ней и растворимые удобрения) вытекает через дренажные отверстия, почва подсыхает, и растению приходится ждать следующего полива.

А внесение в почву данного вещества исключает такую ситуацию, поскольку корни могут потреблять жидкость в любой момент и в том количестве, какое им необходимо.

Как вырастить мох в домашних условиях

40% удобрений, которые обычно стекают в недоступную для корней зону, легко удерживается гидрогелем, что делает его своеобразным резервуаром необходимой влаги и питательных веществ.

Смешав порошок или гранулы с почвой, можно забыть про него на целых 5 лет. Все это время полимер многократно будет высыхать и набухать (при каждом поливе). Он может перенести даже промерзание и оттаивание почвы без ущерба для своих свойств.

Полимерное соединение абсолютно безопасно для комнатных растений, оно не выделяет в почву никаких химических веществ.

Более того, по истечении срока годности просто разлагается на CO2, аммоний и воду – вещества, которые входят в обычную почвенную микрофлору.

Как правильно вносить в почву гидрогель для растений

Если вы собираетесь высаживать цветок в новый горшок, то в почву вносится уже набухший полимер. Для этого залейте водой сухие гранулы, из расчета 1 г на литр почвы. 

Гранулам нужно дать полностью пропитаться водой (заранее отстоянной), чтобы не осталось белесоватых участков, они должны стать совершенно прозрачными.

Процесс гидратации длится около 2 часов. Можно сразу насытить гранулы раствором с удобрениями для лучшего развития растений.  

Есть специальные удобрения для гидрогеля, но можно применять и обычные водорастворимые или комплексные для гидропоники.

Основные правила пересадки комнатных цветов

Далее поместить набухшие гранулы в дуршлаг и дать стечь воде. После этого лучше рассыпать их на какой-нибудь поверхности, чтобы они подсохли в течение 1-2 часов. 

Затем просто смешайте набухшие гранулы с почвой, а дальше следуйте обычным правилам – состав почвы должен соответствовать запросам данного вида.

Внесение гидрогеля для цветов в почву

Если ваша цель заключается в выращивании цветов только в одном гидрогеле, то гранулы для самостоятельного субстрата должны быть крупнее, чем те, что вносятся в почву.

Это объясняется тем, что между крупными частицами остается больше воздушного пространства, так необходимого корням растений. После помещения геля в стеклянную емкость между набухшими гранулами должны остаться воздушные «поры», иначе растение погибнет. 

Пересаживая растение из почвенной смеси в гель, тщательно отмойте корни от почвы. Посадив растение, открытую поверхность емкости затяните пленкой (можно пищевой), чтобы верхний слой геля не высох.

Еще один очень важный момент – ни в коем случае не ставьте растение в стеклянной емкости с одними гидрогранулами без почвы под прямые солнечные лучи, иначе гель просто зацветет и станет зеленым. Эту особенность необходимо учитывать при выборе растений для посадки в чистый гидрогель.

Как бороться с плесенью в цветочном вазоне

После посадки обязательно полейте растение, поскольку корни еще не проросли в гидропочву (это произойдет через 1,5-2 недели), а им необходимо питание. Удобрения можно применять только водорастворимые и намного реже, чем вы делали это раньше.

Гидрогель (набухший) можно также вносить в почву с семенами — они будут быстрее и лучше развиваться. Особенно это принесет пользу тем, кто занимается выращиванием рассады для будущего огорода.

Проращивание семян в аквагранулах

Если вы хотите внести данный полимер в почву уже посаженных комнатных растений, то сперва рассчитайте её объем. На каждый литр понадобится 1 г сухого порошка (гранул), то есть, около четверти чайной ложки.

Карандашом сделайте проколы на глубину горшка по всей площади и распределите гранулы по этим лункам. Правильно рассчитайте дозу сухих гранул, поскольку они очень сильно увеличатся в размере. После этого полейте растение.

Если отдельные гранулы выдавятся на поверхность – присыпьте их почвой на 1-2 см, со временем корни найдут и эти гранулы. Примерно через 2 недели растения можно поливать в 5-6 раз реже.

И даже 2-3-х недельный перерыв в поливе не скажется на их самочувствии, так что, если вы собрались в отпуск, можете быть спокойны за своих зеленых питомцев.

Но не применяйте полимерный порошок или гранулы для всех без исключения растений.

Выберите цветы, любящие постоянную влажность, которым нужен частый полив. Эпифитам, например, такой порошок не нужен, а также некоторым растениям, имеющим плотные кожистые листья.

А вот травянистым культурам и растениям с мягкими листьями полимерная земля сослужит хорошую службу.

Свойства перлита и правила его внесения в почву

P.s. Растворенный порошок изначально прозрачный, и в почву он вносится тоже прозрачный. Его подкрашивают для декоративности, только когда сажают растения в чистый гидрогель.

Автор: Ирина Балтага

Обновлено: 06 января 2021

Добавить комментарий

Гидрогель.

Гидрогель.

Гидрогель, аквагель, гель и др. Это яркие цветные, прозрачные шарики, которые используют для выращивания растений. Они полезны, если хозяева растений надолго покидают жилище. Что это такое, для чего он нужен и как его использовать?

Гидрогель и как его использовать.
Аквагель или гидрогель – вещество, поглощающее влагу, чтобы затем подпитывать ею растения. Его выпускают в виде порошка или гранул (иногда в жидкой форме), которые при контакте с водой разбухают, значительно увеличиваясь в объеме. Гидрогель безвреден и экологичен: после того как закончится срок действия (от 3 до 5 лет), он полностью разрушается, не нанося вреда окружающей среде.
Преимущества:
1.    Всхожесть ускоряется, рассада вырастает на 1-2 недели быстрее, чем при выращивании в грунте без гидрогеля, а урожай увеличивается;
2.    Если вымочить гранулы в жидком удобрении, растение получает долговременную полезную подпитку;
3.    Грунт с примесью гидрогеля сохраняет рыхлую структуру, а значит, корням растений дышится легко и свободно;
4.    В открытом грунте (при внесении в почву гидрогеля) приживаемость саженцев составляет 95-98%, а посеянный газон сохраняет декоративность на протяжении всего сезона;
5.    Экономическая выгода: на 1 л почвы расходуется всего 0,8-1,6г сухого вещества.
Недостатки:
1.    В нем нельзя проращивать семена с твердой оболочкой: например душистый горошек, бобы, фасоль.
2.    При длительном воздействии солнечных лучей на гидрогеле может появиться плесень;
3.     Выращивать растение в чистом гидрогеле можно не более 2 лет, после чего его необходимо заменить.
Как использовать гидрогель.
Проращивание семян. Намокший гидрогель нужно измельчить до однородности и выложить слоем толщиной 3 см на дно прозрачной емкости. Семена слегка вдавливают в гелевую массу и накрывают пленкой. Ежедневно убирают конденсат.
Выращивание рассады. К 4 частям грунта добавляют 1 часть сухих гранул, затем почвенную смесь высыпают в емкость для рассады, не досыпая 0,5 – 1 см до края. Дальше сеют семена и как обычно, поливают водой. При желании можно посеять семена сразу в готовый гидрогель, но в таком случае в фазе семядольных листьев придется пересадить сеянцы в почвенную смесь. Делать нужно аккуратно, не очищая корешок от гранул.
Пикировка и высадка рассады в грунт. При пикировке или перед переездом рассады на улицу окуните корни саженца в гидрогелевую массу. Это улучшит приживаемость растения на новом месте. Также гидрогель вносят в почву при посадке саженцев или посеве семян в теплице и в открытом грунте. Для внесения в почву в саду или огороде удобнее использовать сухие гранулы гидрогеля. При работе с комнатными растениями гель лучше заранее размочить.
После того как использовали гидрогель для проращивания семян, не надо его выбрасывать. Положите массу в почвенную смесь для рассады, а затем его остатки можно высыпать в лунки при высадке растений в грунт.
Старший консультант магазина «Садэм» Трифонова И.А.

Гидрогель для растений — для чего он нужен и как применять?

Главная › Новости

Опубликовано: 17.10.2018

Гидрогель

В нашем материале мы рассмотрим, что представляет собой гидрогель для растений, какие его виды бывают и в чем преимущества и минусы применения.

ГИДРОГЕЛЬ. Инструкция по применению

Что такое гидрогель и главная цель его применения?

Далеко не все понимают, что такое гидрогель, хотя в последние несколько лет это вещество стало весьма популярным среди садоводов. Состав средства прост: измельченные полимеры.

Главная особенность средства – возможность поглощать большое количество влаги, которая в последующем либо испаряется, либо всасывается корнями растения. Именно поэтому даже мелкие шарики с течением времени «разбухают». В среднем, 1 кг шариков гидрогеля впитывается в себя около 200 мл воды – таким образом, для поглощения 2 л жидкости, нужно чуть меньше двух столовых ложек средства.

Гидрогель. Особенности и использование гидрогеля

Гидрогель в качестве питания для растений

Существует несколько направлений использования данного средства:

В качестве декоративного вещества. В этом случае шариками наполняют прозрачную емкость и высаживают туда цветы, также гидрогель можно использовать для посадки свежесрезанных растений. В качестве влагонакопительного средства, что позволяет цветам длительное время обходится без поливов. Как быстрый способ доставки питательных микроэлементов к корневой системе. В качестве эффективного вещества для проращивания семян.

Важно помнить, что это средство впитывает как влагу, так и питательные вещества, которые позже будут транспортированы к корневой системе растений. Потому при использовании шариков осуществляется и одновременная их подкормка.

Какие гидрогелевые грунты существуют?

Гидрогель выпускается в плотной и мягкой форме, которые отличаются и структурой, и сферой применения, стоимостью. Давайте рассмотрим все виды средства более подробно.

Мягкий вариант гидрогеля

Именно это средство используется чаще всего, поскольку его применяю:

Для проращивания семенного материала. Выращивания рассады. Для добавления в почвосмесь при посадке комнатных цветов.

За счет своей мягкой структуры и небольшого размера шариков корни растений смогут легко проникать внутрь средства, всасывая жидкость и минеральные вещества. Чаще всего гранулы используют при добавке в почвосмесь, что позволит остановить закисание грунта при внесении влаги, избежать быстрого высыхания земли.

Аквагрунт (плотные шарики)

Этот материл стоит на порядок дороже и состоит из более крупных по размеру гранул. Из-за достаточно высокой стоимости средства его не выгодно применять в садоводстве и цветоводстве.

В составе аквагрунта может содержаться красители, стразы и другие декоративные элементы. Именно поэтому данный материал чаще всего применяется в качестве декоративного украшения прозрачных ваз и цветочных горшков, его применение позволит создать флорариумы.

Нередко данное вещество применяют для освещения воздуха в квартире – сухие шарики заливают эфирным маслом или иной жидкостью с приятным ароматом. Когда влага впитается, гранулы рассыпают в отдельные емкости и расставляют по дому. Если вдруг вазу нечаянно перевернут дети или домашние питомцы, собрать их с пола не составит труда, причем даже без использования пылесоса.

Стоит ли использовать гидрогель – против и за

Существует масса споров в вопросах использования гидрогеля. Кто-то считается его применение оправданным за счет массы преимуществ. К примеру, некоторые считают, что применение этого средства приводит к ускорению процесса выращивания посадок. Правда, в этом случае желательно использовать кристаллы гидрогеля – с ними корни не будут гнить, не будут развиваться инфекции, грибковые заболевания, при этом рассада будет получать нужное им количество влаги.

В это же время растения будут обеспечены необходимыми минеральными элементами, состоящими из жидких удобрений, которые кристаллики средства отлично поглощают и удерживают. Также из почвы не вымываются полезные вещества, а значит, рассада получает нужное им количество питания.

Важно помнить, что гидрогель – не полноценный универсальный субстрат, который подходит для выращивания растений без дополнительного питания – в гидрогеле можно выращивать только тот семенной материал, который имеет крепкую оболочку (например, это бобовые).

Кроме того, к минусам использования гидрогеля можно отнести его одноразовость – после первого раза применения все положительные свойства теряются. Также стоит учитывать, что при воздействии прямого света масса средства может зацвести, а значит, придется покупать гранулы снова.

Использование гидрогеля для комнатных растений

Гидрогель не имеет четкой инструкции, потому цветоводы пользуются им по-разному. Если говорить про комнатные растения, то их можно выращивать сразу в гранулах, иногда добавляя минеральные удобрения. Можно смешать гранулы с почвосмесью – в последнем случае гранулы будут полезны для сохранения влаги в грунте. В этом случае на 1 кг субстрата вносят не более 2 г сухих гранул.

Если выращиваете цветы в чистом гидрогеле, стоит помнить про следующие нюансы:

Если вы используете для полива не отстоявшуюся воду, то через некоторое время гранулы позеленеют или покроются налетом. Если у растения очень длинная корневая система, то использование гранул делает горшок с цветком непривлекательным. Некоторые виды растений могут постращать от недостатка кислорода в гранулах гидрогеля – в этом случае их нужно пересадить.

К слову, если у вас остались полимерные гранулы, то их нужно хранить исключительно в холодильнике. В обратных условиях шарики начнут кристаллизироваться и утратят качества.

Советы по использованию гидрогеля в саду

Если говорить про применение гидрогеля в саду, то вопросы его эксплуатации могут показаться довольно сложными, поскольку для деревьев, к примеру, небольшие по размеру гранулы не сыграют никакой роли. Однако если говорить про укоренение черенков или про размножение растений с помощью отводков, то в этих вопросах гидрогель может стать самым лучшим помощником.

Данное средство также используются при высадке молодых саженцев в грунт, который не подходит им по качеству (в соотношении 1:5 к почве). Применение гидрогеля в этом случае оправданно, поскольку:

С его помощью вы сделаете почву более питательной, особенно если нужно обогатить ее минеральными удобрениями. При внесении средства в почву грядка будет более рыхлой.

Также средство можно вносить и в приствольные круги деревьев – для одного взрослого дерева требуется около 30 г гидрогеля (чем дерево будет старше, тем больше нужно средства).

Для его внесения по всему периметру почвы нужно сделать проколы глубиной около 50 см, куда засыпаем и шарики гидрогеля, и минеральные удобрения. Проделанные проколы засыпаем грунтом, а почву тщательно поливаем. Точно также можно использовать гранулы и для кустарников, иных растений, правда, дозы гидрогеля будут разными.

Также данное средство имеет и другую цель применения – выведение излишков влаги из грунта, что особенно актуально в весенний период после схода снежного покрова. Правда, в этом случае следует использовать сухие шарики. В некоторых случаях, например, когда нужно посадить молодые саженцы в почву, вносят разбухшие гранулы.

Как использовать гранулы в огороде?

В огороде гидрогель используется также достаточно часто, главное понять, как правильно им пользоваться. Так, в веществе удобно проращивать семенной материал без твердой оболочки и выращивать молодую рассаду до ее пересадки в открытый грунт. Также немного гидрогеля можно вкопать в грядку, что позволит удерживать влагу вблизи корневой системы растений.

А вот рассады помидоров может оставаться в гидрогеле до самого цветения, при этом за счет этого можно получить хороший урожай, уберечь растения от многих заболеваний, которые передаются рассаде через землю. А все благодаря тому, что гидрогель является на 100 % стерильным веществом, где не живут бактерии.

Более подробнее о выращивании спаржевой фасоли наши читатели узнают в этом материале.

Здесь мы расскажем, как правильно высаживать клубнику в весеннее время.

В нашем материале читатели узнают о том, как посадить тюльпаны весной.

Кроме того, гранулы достаточно медленно отдают влагу, за счет чего садоводам не придется бояться гниения корневой системы.

Правда, применение гидрогеля может сыграть и злую шутку. Это обычно связано с тем, что садоводы, помня о свойствах гранул, начинают забывать про поливы, в результате чего растения сильно страдают от засухи.

Вообще, если вы решили использовать это средство, то его лучше применять при выращивании таких культур, как картофель, помидоры, огурцы, капуста, редис. Вносятся гранулы на глубину до 5 см – на каждый квадратный метр приходится около 20 г средства.

Стоит помнить, что далеко не все растения хорошо реагируют на использование гидрогеля. К примеру, семена баклажанов при его применении показывают очень плохие результаты.

Преимущества и недостатки применения для растений

У гидрогеля существует масса преимуществ при выращивании культур на участке. Самые известные среди них:

Материал удерживает влагу и бережет корни от ее переизбытка. Гидрогель доставляет питательные микроэлементы к корневой системы. Делает горшки с цветами более привлекательными по внешнему виду.

Правда, выращивать растения только с применением гидрогеля – не самый лучший вариант, поскольку к гранулам нужно обязательно добавлять питательные микроэлементы, не следует забывать и про поливы. Это можно назвать недостатком этого средства.

Еще одним минусом можно назвать то, что если гидрогель будет в течение длительного времени находится в горшке, который расположен на освещенном месте, шарики просто зацветут. Также одни шарики нельзя использовать для нескольких растений – после эксплуатации материалы утратят свои свойства и стерильность.

Совет: нередко это средство применяется в качестве дренажа при пикировке растений в отдельные емкости.

Нередко встает вопрос об опасности использования данного средства. Важно помнить, что оно абсолютно безопасно, поскольку не испаряется и при разложении распадается на три вещества: вода, аммоний и углекислый газ. Несмотря на это, гидрогель стоит эксплуатировать только с учетом всех перечисленных выше рекомендаций.

Заключение

Гидрогель – полезное вещество в цветоводстве и садоводстве, которое значительно упрощает уход за культурами, ведь теперь не нужно ежедневно поливать посадки.

Все самое важное о гидрогеле: что это, зачем нужен, как правильно использовать | Огородные шпаргалки

Поглотитель влаги — гидрогель, уже известен многим дачникам и пользуется у них заслуженным уважением. Теперь об этой уникальной «поилке» для растений узнаете и вы, прочитав нашу статью.

Гидрогель. (Фото используется с сайта ru-m.banggood.com)

Гидрогель. (Фото используется с сайта ru-m.banggood.com)

Рекомендую к прочтению: Проверенный дедовский способ прививки деревьев: описание и особенности

Для эффективного питания корней влагой важно, чтобы после полива вода не испарялась зря и при этом не застаивалась в почве. Изобретение гидрогеля решило эту проблему.

Порошковое или гранулированное вещество впитывает влагу, а затем отдает ее растениям. При контакте с жидкостью гидрогель разбухает и увеличивается в объеме. Такой желеобразный, прозрачный препарат абсолютно безвреден и экологичен. Через время он полностью разлагается без вреда для человека и природы.

Виды гидрогеля

Существует несколько видов препарата, важно не путать декоративные аквагрунт и гидрогель. Разноцветные гранулы, превращающиеся в прозрачные шарики, в которые удобно ставить срезанные цветы, обладают лишь декоративными качествами.

• Гранулированный гидрогель — мелкая белая крошка разной формы. После взаимодействия с водой гранулы увеличиваются в сотни раз и преобразуются в зернистую желеобразную пасту. Гранулированное вещество используют как субстрат или добавляют в грунт, при этом корни растений прорастают в гелевой массе и при необходимости утоляют жажду.
• Порошковый гидрогель. Представляет собой белый порошок, используется так же, как и гранулированный.
• Жидкий препарат. Реже встречается в продаже. После добавления воды трансформируется в жидкость, в которой для ускорения всхожести замачивают семена.

Достоинства гидрогеля

Созданный для удобства дачников, препарат располагает к себе своими преимуществами:

1. Ускоряет всхожесть.
2. Увеличивает урожайность.
3. Выдержанные в жидкой подпитке семена укрепляют иммунитет.
4. Благодаря гидрогелю, внесенному в почву, корни растений легче дышат, так как препарат сохраняет рыхлость грунта.
5. Экономия. На 1 м кв. земли расходуется 1 г сухого препарата.

Недостатки гранулированного гидрогеля

Как и большинство садовых «помощников», гидрогель имеет свои недостатки, идеальных препаратов не существует:

1. Возможно появление плесени на желеобразной массе после длительного солнечного воздействия.
2. Нельзя проращивать в жидком веществе семена с плотной оболочкой, такие как фасоль, бобы, горох и прочие.
3. Срок годности используемого гидрогеля составляет два года, затем его обязательно нужно менять на свежий.

Применение гидрогеля

Хоть применение геля не слишком широкое, зато очень эффективное, вот основные сферы использования:

1. Проращивание

Чтобы прорастить семена, набухший гидрогель размешивают, создавая однородную кашицу. Ее выкладывают слоем в 3 см толщиной на дно пластикового контейнера. Семена вдавливают в желе и накрывают полиэтиленовой пленкой, ежедневно открывают на несколько минут для проветривания.

1. Выращивание рассады

На 400 г грунта понадобится 100 г сухих гранул. Гидрогель и землю смешивают, насыпают в горшки для рассады, высевают семена, поливают обильно водой.

1. Высадка рассады в грунт

При высадке рассады в открытый грунт окуните корни растений в разбухший гидрогель. Это поспособствует лучшей приживаемости саженцев.

Гидрогель. (Фото используется с сайта ru-m.banggood.com)

Гидрогель. (Фото используется с сайта ru-m.banggood.com)

Как правильно расходовать гидрогель

Важно соблюдать дозировку, чтобы не навредить огородным культурам, так как «много» не всегда означает «хорошо».

• Зелень и маленькие цветы — не более 30 г сухого препарата на 1 кв. м.
• Морковь и горох — 5 г гранул на 1 метр погонный борозды.
• Редис — 0,5 г на каждое растение.
• Свекла — на растение не больше 0,3 г сухого порошка.
• Картофель — 3 г на один куст.
• Тыква, арбуз — 1 г гранул на 1 кв. м.
• Кабачки, огурцы — для квадратного метра 0,5 г сухих гранул.
• Томаты — 100 мл готового геля в каждую лунку.

Если вы используете гидрогель, то от частых поливов можно отказаться.

А вы используете гидрогель?

Оригинал статьи и другие материалы, вы можете найти на нашем сайте

Читайте также: Какие растения можно высаживать за дачным домом в тени — альтернатива газону

Hydrogel — обзор | Темы ScienceDirect

18.1 Введение. Определения и свойства гидрогелей

Гидрогель представляет собой сеть полимерных цепей с высокой водопоглощающей способностью. Это означает, что после помещения в водную среду он способен поглощать воду и набухать, сохраняя объем поглощенной воды, заключенной в полимерной сетке. Гидрогели могут быть образованы простой реакцией между одним или несколькими мономерами или ассоциативными связями, такими как водородные связи, ван-дер-ваальсовы взаимодействия, среди прочего (Ratner et al., 1996). Благодаря химическому составу, плотности сшивки и гидрофобности они могут варьироваться по консистенции от вязких жидкостей до твердых твердых веществ (Varghese and Elisseeff, 2006).

Гидрогели можно классифицировать по разным параметрам. Пеппас (Ratner et al. , 1996) определил три основные группы, в которые они могут быть включены, ранжированные в соответствии с: (1) методом их приготовления; (2) ионный заряд; или (3) физическая структура:

1

В зависимости от метода получения они могут быть гомополимерными гидрогелями, если они состоят из одного типа гидрофильного мономерного звена; сополимерные гидрогели, если они состоят из двух звеньев сомономера, одно из которых должно быть гидрофильным; мультиполимерные гидрогели, если они получены из трех или более сомономеров, взаимодействующих вместе; и взаимопроникающие полимерные гидрогели, если первоначально сформированная сетка вступает в реакцию с образованием вторую сетчатую структуру с переплетением.

2

Основываясь на ионных зарядах, Пеппас (Ratner et al. , 1996) считает, что могут образовываться нейтральные, анионные, катионные и амфолитические гидрогели. Такое обозначение относится к их общему заряду, а именно отсутствие заряженных групп в нейтральных гидрогелях, отрицательно заряженных групп в анионных гидрогелях, положительно заряженных групп в катионных гидрогелях и как отрицательно, так и положительно заряженных групп в амфолитических гидрогелях, что придает им двойное поведение. Эти последние три типа (анионные, катионные, амфолитические) также описываются как ионные гидрогели (или полиэлектролиты).

3

По физической структуре гидрогели могут быть отнесены к аморфным гидрогелям, если они некристаллические, содержащие произвольно расположенные макромолекулярные цепи; полукристаллические гидрогели, если они включают смесь аморфной и кристаллической фаз, обладающих плотными участками упорядоченных макромолекулярных цепей; структуры с водородными связями, если сеть гидрогеля основана на электростатических взаимодействиях. Сила водородной связи слабее, чем ковалентная связь, но сильнее, чем ван-дер-ваальсовы взаимодействия.Чтобы гидрогель сохранял свою трехмерную структуру, полимерные цепи обычно сшиваются химически или физически. Химически сшитые или постоянные гидрогели обладают своими полимерными цепями, соединенными ковалентными связями, которые представляют трудности, если кто-то намерен впоследствии изменить форму этих сетей. Физические или обратимые гидрогели связаны нековалентными связями, такими как ван-дер-ваальсовы взаимодействия, ионные взаимодействия, водородные связи или гидрофобные взаимодействия (Рисунок 18.1). (Hoffman, 2001, Brandl и др. , 2007, Varghese and Elisseeff, 2006).

18.1. Схема представления образования физико-химических гидрогелей.

Гидрогели могут иметь множество различных физических форм, включая твердые формованные формы, такие как мягкие контактные линзы, прессованные порошковые матрицы, такие как таблетки или капсулы, или различные типы микрочастиц и покрытий или жидкостей, которые образуют гели при охлаждении или нагревании. (Хоффман, 2001). Поэтому их потенциальное применение в самых разных ситуациях довольно велико.

Различные типы природных и синтетических материалов в настоящее время изучаются и используются для приложений в области тканевой инженерии и регенеративной медицины (Oliveira et al. , 2007b, Brandl et al. , 2007). В зависимости от их роли они могут обрабатываться разными способами, начиная от технологий на основе расплава, таких как экструзия волокон в сочетании со связкой волокон для создания трехмерных каркасов, до технологий на основе растворителей, таких как обработка губки гиалуроновой кислотой (Oliveira et al., 2007b; Кубо и Куроянаги, 2003; Gomes et al. , 2002; Moroni et al. , 2006). Ожидается, что они создадут особое преимущество, будь то лучшая приспособляемость или более высокая пористость для проникновения клеток и создания функционально сконструированной ткани. Обработка материала в гидрогеле тоже весьма привлекательна и интересна. Свойства гидрогелей делают их привлекательными агентами для широкого спектра биомедицинских применений, таких как средства доставки лекарств или системы инкапсуляции клеток (Jen et al., 1996; Coviello et al. , 2006). Они могут быть спроектированы для обеспечения избирательной проницаемости, например, механической или химической стабильности. Химические сигналы (например, pH и ионные факторы) и физические стимулы (например, температура или электрический потенциал) могут изменять молекулярные взаимодействия между полимерными цепями. Такие взаимодействия могут изменять свойства материала, такие как растворимость, поведение при набухании, окислительно-восстановительное состояние и переход кристалл / аморфность (Prabaharan and Mano, 2006). Связанная с ними биосовместимость, часто являющаяся результатом их гидрофильности, также является часто упоминаемым преимуществом их использования в биомедицинских и фармацевтических целях (Jen et al., 1996; Park et al. , 1993; Ratner et al. , 1996). К этому следует добавить хорошую транспортировку питательных веществ к клеткам и продуктов из клеток, которая обычно обеспечивается. Способность некоторых из них модифицироваться специфическими лигандами клеточной адгезии или использоваться в качестве инъекционных систем еще больше усиливает их потенциал. Связанные с этим недостатки обычно связаны с трудностями в обращении и механической слабостью (Hoffman, 2001).

Их характеристики и механизмы, лежащие в их основе

Дэвид Диас Диас, научный редактор

Поступила в редакцию 16 августа 2016 г .; Принята в печать 11 января 2017 г.

Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья представляет собой статью в открытом доступе, распространяемую в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Эта статья цитировалась другими статьями в PMC. .

Abstract

Гидрогели представляют собой гидрофильные трехмерные сети, которые способны поглощать большие количества воды или биологических жидкостей и, таким образом, могут быть использованы в качестве основных кандидатов для биосенсоров, векторов доставки лекарств и носителей или матриц для клеток в тканевая инженерия. В этой критической обзорной статье будут обсуждаться преимущества гидрогелей, которые преодолевают ограничения других типов биоматериалов. Гидрогели, в зависимости от их химического состава, реагируют на различные раздражители, включая нагревание, pH, свет и химические вещества. Будут обсуждены два механизма набухания, чтобы дать подробное понимание того, как параметры структуры влияют на свойства набухания, а затем механизм гелеобразования и расчет размера ячеек. Гидрогели, полученные из природных материалов, таких как полисахариды и полипептиды, наряду с различными типами синтетических гидрогелей из недавно опубликованной литературы, будут подробно обсуждены.Наконец, внимание будет уделено биомедицинскому применению различных видов гидрогелей, включая культивирование клеток, самовосстановление и доставку лекарств.

Ключевые слова: гидрогели, биоматериалы, доставка лекарств, самовосстановление, культура клеток

1. Введение

Гидрогели, сшитые трехмерные сети гидрофильных полимерных цепей, способны удерживать большие количества воды благодаря своей гидрофильной структуре [ 1,2,3,4]. Таким образом, гидрогелевые сети могут сильно набухать в водной среде.Поскольку вода является важнейшим компонентом человеческого тела, считается, что гидрогель, который может поглощать большие количества воды, имеет большой потенциал при применении в биомедицинских целях [5,6,7,8,9,10]. В последнее время проводились широкие исследования возможности применения гидрогелей в таких областях, как тканевая инженерия, доставка лекарств, самовосстанавливающиеся материалы, биосенсоры и повязки для гемостаза [11,12,13,14,15]. По сравнению с другими типами биоматериалов гидрогели обладают такими преимуществами, как повышенная биосовместимость, регулируемая способность к биоразложению, надлежащая механическая прочность, пористая структура и так далее.Однако из-за низкой механической прочности и хрупкости гидрогелей возможность применения гидрогелей все еще ограничена. Таким образом, новые гидрогели с более сильными и стабильными свойствами по-прежнему необходимы и остаются важным направлением исследований.

Как и ожидалось, естественно образованные гидрогели постепенно заменяются синтетическими гидрогелями для достижения более длительного срока службы, высокой водопоглощающей способности и высокой прочности геля [8,9]. К счастью, с помощью различных разработанных синтетических стратегий можно создать гидрогели с определенной сетчатой ​​структурой, желаемым химическим составом и регулируемой механической прочностью.Гидрогели можно приготовить из полностью искусственных компонентов и показать замечательную стабильность даже в суровых условиях, таких как высокая температура или очень кислая или щелочная среда. Кроме того, модифицируя полимерные цепи функциональными группами, реагирующими на раздражители, свойства гидрогеля можно переключать с помощью раздражителей, включая тепло, свет, магнитные поля, химические агенты и pH [16,17,18,19,20].

В этом критическом обзоре будут обсуждаться различные технологии приготовления гидрогелей, и мы более подробно рассмотрим различные виды гидрогелей, реагирующих на стимулы. Подробные механизмы набухания, предложенные на основе различных теорий, будут рассмотрены, чтобы дать более глубокое понимание таких материалов. И последнее, но не менее важное: внимание будет уделено различным гидрогелям для достижения конкретных требований для биомедицинских целей, таких как культивирование клеток, самовосстановление и доставка лекарств.

2. Различные виды гидрогелей, реагирующих на стимулы

По определению Пеппаса [21], «гидрогели представляют собой гидрофильные трехмерные сети, которые способны впитывать большие количества воды или биологических жидкостей и, таким образом, похожи на большие. степень, биологическая ткань ».Они нерастворимы в любом растворителе из-за того, что полимерные цепи сшиты либо ковалентными связями, либо физическими взаимодействиями, такими как сцепления и кристаллиты [22,23,24]. Ожидается, что из-за свойств гидрогелей, таких как высокое содержание воды, мягкая и эластичная консистенция, а также низкое межфазное натяжение с водой или биологическими жидкостями, они станут потенциальной альтернативой естественным тканям [25]. В соответствии с различными применениями гидрогель можно приготовить для реакции на различные раздражители в организме, такие как pH, ионная сила и температура.

2.1. Термореактивные гидрогели

Равновесие между гидрофобными и гидрофильными сегментами является ключом к управлению свойствами синтетического термореактивного гидрогеля. В частности, температура оказывает заметное влияние на гидрофобные взаимодействия между сегментами гидрофобного полимера и гидрофильные взаимодействия между сегментами гидрофильного полимера и молекулами воды. Таким образом, небольшое изменение температуры может нарушить исходное равновесие и вызвать переход золь-гель [26].В работе, проделанной группой Вернона [27], они синтезировали термочувствительный привитой сополимер на основе N -изопропилакриламида (NIPAAm) и акриламида Jeffamine M-1000 (JAAm), который показал контролируемые свойства набухания без введения разлагаемых фрагментов или увеличения нижняя критическая температура раствора (НКТР) выше температуры тела. Было выдвинуто предположение, что JAAm может быть полезен в качестве компонента в архитектуре полимера для контроля свойств набухания и высвобождения с минимальным влиянием на НКТР.Выдающаяся гидролитическая стабильность, гидрофильность и минимальный эффект НКТР делают этот гидрогель подходящим кандидатом для множества чувствительных к температуре биоматериалов, где контроль над набуханием или высвобождением лекарства имеет решающее значение.

В другой работе [28] Лонг и соавторы исследовали применение тонкой пленки гидрогеля поли ( N -изопропилакрилмид) (PNIPAAm) для термохромных смарт-окон. Способность к солнечной модуляции (ΔT _sol ) показала сверхбольшое значение с самым высоким коэффициентом пропускания света (T _lum ).Этот гидрогель продемонстрировал превосходную комбинацию высокого T _lum вместе с резко улучшенной способностью модуляции солнечного излучения, что может привести к разработке термохромных интеллектуальных окон на основе органических материалов.

2.2. pH-чувствительные гидрогели

pH-чувствительные гидрогели — это класс биоматериалов, которые проявляют желаемые физические и химические свойства в определенных диапазонах pH. К полимерным цепям присоединены кислотные или основные группы. Кислотные группы депротонируют при высоком pH, в то время как основные группы протонируют при низком pH.Ассоциация, диссоциация и связывание различных ионов с полимерными цепями вызывают набухание гидрогеля в водном растворе.

Группа Пеппы изготовила гидрофильный pH-чувствительный гидрогель на основе поли (метиакрил-, привитый -этиленгликоль) (P (MMA- g -EG)), конъюгированного с гидрофобными наночастицами PMMA [29]. Путем включения другого мольного соотношения наночастиц ПММА в P (MMA- g -EG) он образует амфифильные полимерные носители с настраиваемыми физическими свойствами.Было исследовано высвобождение инкапсулированных терапевтических агентов, вызванное изменением pH от желудка к тонкому кишечнику. Кроме того, цито-совместимость полимерных материалов была исследована на клетках, моделирующих клетки рака желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) и толстой кишки. Эта чувствительная к pH наночастица, содержащая P (MMA- g -EG), обеспечивает возможность использования в качестве пероральных векторов доставки химиотерапевтических средств для лечения рака.

Как правило, размер геля зависит от pH окружающей среды, а также от концентрации соли.Таким образом, группа Мура установила модель равновесия для прогнозирования поведения гидрогелей в отношении набухания / отслаивания в растворах с различными значениями pH. Проверка модели проводилась путем сравнения моделирования с экспериментальными результатами. Затем эта модель была использована для исследования влияния различных гидрогелей и условий раствора на степень и скорость набухания / удаления набухания этих гидрогелей [30]. Было обнаружено, что чем выше концентрация и коэффициент диффузии буфера, тем быстрее кинетика.Все эти параметры могут быть использованы для настройки характеристик гидрогелевых микроактюаторов, предполагая, что механические свойства гидрогеля могут быть значительно изменены путем изменения pH растворов.

2.3. Светочувствительные и химически чувствительные гидрогели

Светочувствительные гидрогели являются многообещающими функциональными материалами для потенциального применения в областях доставки лекарств / генов [31], микролинз [32], сенсоров [33] и т. Д. В связи с тем, что процесс активации через свет может быть удаленным и неинвазивным.Приготовленный гидрогель состоит из модифицированного дезоксихолевой кислотой производного β-циклодекстрина и азобензол-разветвленного сополимера поли (акриловой кислоты) и может эффективно превращаться из гелевой фазы в золь при фотооблучении светом 355 нм. Гидрогель способен восстанавливаться из золя в гелевую фазу после фотооблучения светом 450 нм () [34]. Обратимый переход этого гидрогеля можно контролировать в мягких условиях, предполагая, что этот гелевый материал играет многообещающую роль в приложениях биоинженерии для высвобождения молекулярных и клеточных видов.

Супрамолекулярный комплекс включения 1 , образованный из производного дезоксихолат-β-ЦД 2 и азобензол-разветвленного сополимера поли (акриловой кислоты) 3 . Перепечатано из [34] с разрешения Американского химического общества (2009).

В другом примере новый светочувствительный гидрогель был изготовлен из нанокомпозита поли ( N -изопропилакриламид) (PNIPAAm), включающего оксид графена, функционализированный глицидилметакрилатом (GO-GMA). В результате нанокомпозитный гидрогель будет претерпевать большое изменение объема под воздействием инфракрасного (ИК) света из-за высокоэффективного фототермического преобразования GO-GMA.Этот материал может быть использован в качестве исполнительного механизма в микроэлектромеханических системах или микрофлюидных устройствах [35].

В другой работе, выполненной группой Маэды [36], они сообщили о ДНК-чувствительных гидрогелях, которые «только сжимаются» при добавлении образцов оцДНК (одноцепочечной ДНК) (). Этот биоматериал был разработан на основе полиакриламидных (полиААМ) гидрогелей, содержащих непосредственно привитую оцДНК или конъюгат оцДНК-полиААм в полувзаимопроникающей сети. В отличие от традиционных гидрогелей, реагирующих на стимулы, этот конъюгат сохраняет преимущество использования перекрестно-сшиваемых оцДНК с хорошо охарактеризованными конформационными свойствами, таким образом обеспечивая потенциальные применения в сенсоре ДНК или в исполнительных механизмах, запускаемых ДНК.

Ответ новых гибридных гидрогелей, содержащих оцДНК в качестве сшивающего агента, на оцДНК. Перепечатано из [36] с разрешения Американского химического общества (2005).

3. Различные теории механизма набухания гидрогелей

Свойства гидрогелей для конкретных применений зависят от их объемной структуры. Для характеристики структуры сетки существует несколько важных параметров, таких как объемная доля в набухшем состоянии, соответствующий размер ячеек и молекулярная масса полимерной цепи между соседними точками сшивки.Объемная доля полимеров в набухшем состоянии является параметром, описывающим, сколько жидкости может быть абсорбировано и удержано. Молекулярная масса между соседними точками сшивки, ковалентная связь или физическое взаимодействие, является параметром, описывающим степень сшивки. Эти параметры связаны друг с другом и могут быть рассчитаны теоретически или определены различными экспериментальными методами. В следующем абзаце будут обсуждаться два наиболее широко используемых метода: теория равновесного набухания и теория упругости резины.

3.1. Теория равновесного набухания

Уравнение Флори-Ренера описывает смешение полимеров и молекул жидкости, которое может быть использовано для анализа гидрогелей без ионных доменов [37]. Состояние равновесия набухшего в жидкости гидрогеля определяется двумя обратными силами. Одна из них — это термодинамическая сила смешения, способствующая набуханию, а другая — это накопленная сила в растянутых полимерных цепях, препятствующая набуханию [30].

Эти две силы уравновешивают друг друга, как описано в уравнении (1) для физической ситуации в терминах свободной энергии Гиббса:

∆Gtotal = ∆Gelastic + ∆Gmixing

(1)

где Δ G _{упругость} возникает из-за упругих накопленных сил в протяженных полимерных цепях, содержащихся в гелевых сетках; Δ G _{смешение} является результатом смешения молекул жидкости с полимерными цепями.Фактор смешивания является мерой совместимости полимера с молекулами растворителя, которая обычно выражается параметром взаимодействия полимер-растворитель, χ [38].

Дифференциация уравнения (1) по количеству молекул растворителя при сохранении постоянных температуры и давления дает уравнение (2):

μ1 — μ1, o = ∆μупругий + ∆μ перемешивание.

(2)

В состоянии равновесия химический потенциал вне геля должен быть равен химическому потенциалу внутри геля (Δμ _{1, o} = Δμ ₁ ).В результате изменение химического потенциала свободной энергии смешения и силы упругости, накопленной в растянутых полимерных цепях, должны уравновешивать друг друга.

Предыдущая теория Флори-Ренера была модифицирована для гидрогеля, синтезированного из водной фазы. Вода содержала достаточно измененный химический потенциал из-за сил упругости, которые ответственны за изменение объемной плотности полимерных цепей в процессе сшивания [39]. Присутствие ионных фрагментов в гидрогеле делает ситуацию намного более сложной из-за термокомплексной системы из ионного домена полимерных цепей, которая вносит дополнительный изменяющий фактор в свободную энергию Гиббса.

3.2. Теория эластичности каучука

С механической точки зрения гидрогели собирают натуральный каучук, который упруго деформируется в ответ на приложенное напряжение. Treloar [40] и Flory [41] использовали упругие свойства гидрогелей для описания их структуры. Однако первоначальная теория эластичности не применима к гидрогелям, приготовленным в растворителе. Теория эластичности резины Пеппаса, как в уравнении (3) [42], является единственной формой, используемой для анализа структуры гидрогеля, с гидрогелями, приготовленными в растворителе:

τ = ρRTM¯c (1 — 2M¯cM¯n) (α — 1α2) (v2, sv2, r) 1/3,

(3)

где τ — приложенное напряжение к образцу полимера, ρ — плотность полимера, R — универсальная газовая постоянная, T — абсолютная экспериментальная температура, а M _c — молекулярная масса между сшивками. .Чтобы использовать эту теорию упругости для анализа структуры гидрогеля, эксперименты должны проводиться в режиме растяжения [43,44].

3.3. Механизм гелеобразования

В термически индуцированном золь-гель переходе участвуют различные процессы, включая гидрофобные и гидрофильные взаимодействия, переход клубок в спираль, упаковку мицелл и так далее. Чтобы понять точный механизм гелеобразования, лежащий в основе определенных полимеров, важно выяснить точный процесс на молекулярном уровне [45].Наиболее широко описываемое термически индуцированное гелеобразование основано на равновесии между гидрофобными и гидрофильными взаимодействиями. Например, введение гидрофобного сегмента, такого как метил, этил или пропил, в гидрофильные полимеры является эффективным способом регулировки гидрофобности полимера [46]. НКТР — это критическая температура, ниже которой система будет смешиваться, а выше которой будет происходить фазовое разделение с образованием гелей. Взаимодействие полимера и полимера, полимера и воды, воды и воды происходит в водных растворах полимеров.НКТР системы зависит от состояния равновесия этих взаимодействий. Наиболее эффективный способ определения НКТР — это рассеяние света, когда коллапс и агрегация полимерных цепей во время гелеобразования вызывают резкое увеличение светорассеяния [47].

Термодинамически резкое изменение растворимости, вызванное термическим воздействием, контролируется свободной энергией смешения Гиббса [48]. Небольшое изменение температуры может вызвать отрицательное изменение свободной энергии Гиббса.В результате взаимодействие между полимером и водой будет устранено, а взаимодействие вода-вода и полимер-полимер будет более благоприятным. Чтобы уравновесить это отрицательное изменение свободной энергии Гиббса, должно быть увеличение члена энтропии из-за уже известного члена увеличенной энтальпии. Из-за резкого увеличения гидрофобных взаимодействий между полимерными цепями при температуре золь-гель перехода полимерные цепи быстро дегидратируются и разрушаются до более гидрофобной структуры [45,49].С другой стороны, некоторые амфифильные блок-сополимеры будут самоорганизовываться в мицеллярные структуры из-за гидрофобного взаимодействия, чтобы уравновесить уменьшение свободной энергии Гиббса [50].

В зависимости от концентрации амфифильные блок-сополимеры могут образовывать мицеллы, которые представляют собой агрегаты молекул поверхностно-активного вещества, диспергированных в жидком коллоиде, и гидрогелях путем добавления воды и регулирования температуры. Эти блок-сополимеры создают структуру с гидрофобным ядром и гидрофильной оболочкой с типичным размером мицелл от 20 до 100 нм.Все механизмы гелеобразования, обсуждаемые здесь, основаны на обратимом физическом связывании, поэтому переход гелеобразования обратим после устранения стимулов гелеобразования.

3.4. Расчет размера ячейки

Пространство, содержащееся в гидрогеле, отвечающее за диффузионные свойства, часто рассматривается как «поры». В зависимости от размера этих пор гидрогели обычно классифицируются как макропоры, микропористые или непористые. Размер поры часто описывается структурным параметром, корреляционной длиной ξ, которая определяется как линейное расстояние между двумя соседними поперечными связями [51]:

Здесь α — коэффициент удлинения полимерных цепей, а r¯o — расстояние между двумя соседними точками сшивания невозмущенной полимерной цепи [52].Исходя из объемной доли набухшего полимера v _{2, s} , коэффициент удлинения α можно рассчитать как:

Невозмущенное расстояние от конца до конца полимерной цепи между двумя соседними поперечными связями можно рассчитать следующим образом:

(r¯o2) 1/2 = l (CnN) 1/2,

(6)

где l — длина связи вдоль основной цепи полимера (1,54 Å для виниловых полимеров), C _n — характеристическое отношение Флори, а N — количество звеньев в цепи, можно рассчитать по формуле :

где M _r — молекулярная масса повторяющейся единицы.Наконец, объединив все приведенные выше уравнения, можно оценить коррелированное расстояние полимерных цепей между двумя соседними точками сшивания:

ξ = v2, с-1/3 (2CnM¯cMr) 1 / 2l.

(8)

4. Гидрогели на основе природных материалов

4.1. Гидрогели на основе полисахаридов

Целлюлоза — это природный полисахарид, который не растворяется в воде. В отличие от других типов водорастворимых полисахаридов, целлюлоза требует отдельного сшивания для создания сетки гидрогеля [53].Нановолокна природной целлюлозы обычно получают из бактерий и растений. Эти нановолокна предпочитают диспергироваться в водном растворе, а не растворяться [54]. В работе Yliperttula и соавторов [55] гидрогель с нанофибриллярной целлюлозой (NFC) растительного происхождения с желаемой функциональностью создает потенциальный каркас для трехмерной культуры клеток. Структурные свойства гидрогеля NFC были оценены наряду с реологическими свойствами, клеточной биосовместимостью, клеточной поляризацией и дифференцировкой линий клеток печени человека.Благодаря своим жидкоподобным свойствам, NFC можно было вводить при высоких нагрузках, что позволяет смешиваться с гелями. Кроме того, спонтанное гелеобразование после инъекции обеспечивает необходимую механическую поддержку как для роста, так и для дифференцировки клеток.

Другой метод был разработан для иммобилизации фермента / антитела. После частичного окисления периодатом натрия гидрогель целлюлозы был приготовлен из водного щелочно-мочевинного растворителя. Это позволило целлюлозному гелю дополнительно ввести альдегидные группы [56].Посредством образования основания Шиффа между альдегидом и аминогруппами белка различные активные белки могут быть ковалентно введены в гель целлюлозы и стабилизированы восстановлением иминов, что было подтверждено реакцией окрашивания. Та же стратегия применима к антителу к пероксидазе, благодаря которому различные активные белки обладают способностью иммобилизоваться на гелях целлюлозы путем мягкой и легкой обработки. Благодаря превосходной химической и механической стабильности целлюлозы, эта стратегия и полученные материалы могут быть использованы для биохимической обработки и сенсорных материалов.

По сообщению Ли и соавторов [57], с помощью биосовместимой ионной жидкости липаза из Candida rugosa была успешно захвачена в различные композитные гидрогели целлюлозы и биополимера. Использовалась биосовместимая ионная жидкость, ацетат 1-этил-3-метилимидазолия, который, как известно, является одним из лучших растворителей для лигноцеллюлозных материалов среди ионных жидкостей (ИЖ). Липаза была успешно иммобилизована в различных композитных гидрогелях целлюлозы, что является первым сообщением, в котором фермент был успешно захвачен в недериватизированные композитные гидрогели целлюлоза-биополимер.

4.2. Гидрогели на основе полипептидов

Желатин представляет собой денатурированный продукт коллагена, смесь пептидов и белков, образующихся путем частичного гидролиза коллагена, извлеченного из кожи, костей и соединительных тканей животных, который легко доступен, разлагается и демонстрирует хорошую биосовместимость. in vivo. Кроме того, желатин сохраняет связывающие клетки мотивы, такие как аргинилглициласпарагиновая кислота (RGD) и сайты деградации, чувствительные к матриксной металлопротеиназе (MMP), что является критическим компонентом инкапсуляции клеток [58,59].

Группа Као [60] разработала простую стратегию использования цистеина для модификации желатина с помощью бифункционального ПЭГ. Таким образом, свободные тиогруппы могут быть введены в цепи желатина на основе тиолированного желатина и поли (этиленгликоль) диакрилата. Изменяющаяся концентрация и соотношение предшественника обеспечивает эти сшитые гидрогели на основе желатина с легкой модуляцией механических свойств. В трехмерной среде метод сшивания желатином является решающим для сайтов долгосрочного связывания интегрина, а также для поддержки прикрепления и пролиферации клеток с помощью исследования морфологии и пролиферации клеток.

В другом исследовании, проведенном группой Мелеро-Мартина [61], они продемонстрировали, что биоинженерные сосудистые сети человека внутри метакрилированного желатина (GelMA), сконструированные в жидкой форме, можно вводить иммунодефицитным мышам с последующим мгновенным сшиванием при воздействии УФ-света. Раствор GelMA, содержащий эндотелиальные колониеобразующие клетки крови человека (ECFC) и мезенхимальные стволовые клетки (МСК) костного мозга, может быть введен в подкожное пространство мыши с иммунодефицитом, а затем быстро сшит с контролируемой степенью GelMA через время воздействия УФ-излучения.Для будущих регенеративных применений, которые требуют формирования функционального сосудистого ложа in vivo, GelMA является хорошим способом доставки сосудистых клеток из-за его инъекционной формы до сшивания.

В другом примере [62] трехмерный каркас, содержащий самоорганизующийся поликапролактон (PCL), заключенный в желатин-хитозановый гидрогель, был разработан для применения в качестве биоразлагаемого пластыря для хирургической реконструкции врожденных пороков сердца; он содержит тонкий самосборный сердечник PCL, предназначенный для облегчения работы с материалом, разрезания и наложения швов, а также для обеспечения достаточной прочности на разрыв для функционирования в стенке желудочка.Было продемонстрировано, что разработанный новый гидрогель имеет значительный потенциал для использования в качестве пластыря для сердца, который может восстанавливать врожденные пороки сердца.

5. Синтетические гидрогели

Синтетические гидрогели на основе полимеров из-за их широко изменяемых и легко настраиваемых свойств были тщательно изучены. Изменяя химический состав и методы приготовления, можно контролировать структуру гидрогелей. Полезные свойства, включая пористость, способность к набуханию, стабильность, биосовместимость / биоразлагаемость и механическую прочность, могут быть настроены для конкретных целей применения.Например, можно получить носители с контролируемой скоростью высвобождения низкомолекулярных или макромолекулярных лекарств, включая ДНК, ферменты и пептиды [42].

Группа

Филиповича [63] синтезировала новый чувствительный к температуре и pH гидрогель на основе N -изопропилакриламида (NIPAAm) и итаконовой кислоты (IA) путем свободнорадикальной полимеризации с липазой, экстрагированной из Candida rugosa , что является многообещающим система, которая может применяться в качестве pH-чувствительного устройства для доставки лекарств.Было обнаружено, что свойства этих приготовленных гидрогелей очень чувствительны к изменениям температуры и pH при сохранении постоянной ионной силы. Была приготовлена ​​серия гидрогелей с различным молярным соотношением NIPAAm и IA. Оценивали их морфологию, механические свойства, степень набухания, эффективность загрузки белка и скорость высвобождения. Характер высвобождения белка явно зависит от степени набухания гидрогелей.

Vuluga и его сотрудники сообщили о синтезе нового термореактивного сшитого гидрогеля на основе разной молекулярной массы полипропиленгликоля (PPG) и поли (этиленгликоля) с концевыми диэпоксигруппами (PEG) для контроля мультиблока. структура сополимера [64].В идеальной ситуации ожидается, что структура гидрогеля будет содержать один блок PPG и две цепи PEG, связанные с одной и той же аминогруппой, что приведет к структуре, в которой каждый блок PPG окружен четырьмя блоками PEG, в то время как каждый блок PEG имеет два блока PPG и два Блоки PEG как соседи. Как термореактивные, так и набухающие свойства можно регулировать, контролируя молекулярную массу составляющих блоков или добавленной соли.

Для синтетических гидрогелей, в дополнение к гидрогелям с одной сеткой, в последнее время большое внимание привлекли гидрогели, состоящие из двух независимо сшитых полимерных сеток, поскольку какие твердые гели могут быть образованы даже с менее сшитой «второй работой» в более сильно сшитой «первой сети».Молярное отношение повторяющихся единиц второй сети к первой сети должно быть> 5 [65].

В работе, проделанной группой Спинкса [66], новый гидрогель с двойной сеткой был синтезирован со структурой щеточки для бутылок, образованной из олигомономеров метакрилата метилового эфира полиэтиленгликоля в качестве первой полимерной сетки и поли (акриловой кислоты) в качестве вторая сеть. Сильные межмолекулярные взаимодействия между нейтральными боковыми цепями полиэтиленгликоля и неионными группами обеспечивают гидрогелю превосходную механическую прочность и высокую чувствительность к изменениям pH.Такой материал с прочной природой и чувствительностью к изменениям pH может использоваться в качестве искусственных мышц или устройств с контролируемым высвобождением.

Были составлены гелеобразные взаимопроникающие гидрогели с двойной сеткой in situ, полученные из тиолированного хитозана и окисленного декстрана в процессе в одной емкости. Никаких потенциально цитотоксичных низкомолекулярных сшивающих агентов не требуется, и они не требуют сложных маневров или катализа. Сообщалось, что взаимопроникающая двойная сетчатая структура улучшает механические свойства и характеристики гелеобразования гидрогеля, полученного из тиолированного хитозана.В заключение, эта гидрогелевая система является многообещающей в качестве формируемого биоматериала in situ для клинически связанных приложений, требующих механической прочности, долговечности и быстрого гелеобразования [67].

Был приготовлен новый неорганико-органический гидрогель с двойной сеткой, состоящий из поли (акриловой кислоты) и графена с готовой трехмерной архитектурой графена, которая будет первой сеткой, и мономер акриловой кислоты, диспергированный в последовательных каналах и полимеризованный, который является вторым. сеть. Этот неорганико-органический гидрогель с двойной сеткой демонстрирует гибкость и электропроводность и может быть использован в следующем поколении гибких электрических устройств [68].

6. ​​Применение в биомедицине

6.1. Гидрогели для трехмерной клеточной культуры

Было продемонстрировано, что гидрогели с высоким содержанием воды, а также с подобными тканям механическими свойствами способны объединяться с клетками для создания различных тканей как в лабораторных, так и в естественных условиях [69,70]. Решающим требованием для создания трехмерной регенеративной ткани в достаточных количествах является искусственно созданная среда, которая позволяет биологическим клеткам расти или взаимодействовать с окружающей средой во всех трех измерениях.Группа Ансета [71] сообщила о новой химии перекрестного сшивания с помощью щелочной реакции тетразин-норборнен для образования нагруженных клетками гидрогелей для трехмерной клеточной культуры (). Был специально выбран и использован ПЭГ, функционализированный бензиламинотетразиновым фрагментом, поскольку в их предыдущей работе было показано, что он обладает высокой реакционной способностью по отношению к норборнену. Биоортогональность, идеальная кинетика реакции и способность к фотохимическому формированию паттерна сделали эту гидрогелевую платформу потенциально применимой в различных фундаментальных, а также в трансляционных приложениях тканевой инженерии.

Синтетически поддающиеся обработке щелкающие гидрогели для трехмерных клеточных культур, полученные с использованием химии тетразин-норборнен. Перепечатано из [71] с разрешения Американского химического общества (2013).

Еще одна работа была проделана Лесснером с сотрудниками [72]. Они охарактеризовали гидрогели на основе метакриламида желатина (GelMA) и установили их в качестве моделей на основе сфероидов in vitro и in vivo для рака яичников, чтобы эффективно отражать запущенную стадию заболевания пациентов. Гидрогели одинакового размера, диффузии и физических свойств были получены с использованием контролируемого протокола подготовки и валидации.Такие гидрогели на основе GelMA служили недорогой, воспроизводимой и адаптируемой матрицей для трехмерных культур раковых клеток. Таким образом, они могут применяться в качестве альтернативы для улучшения понимания прогрессирования заболевания на клеточном уровне, а также для скрининга противораковых препаратов.

6.2. Гидрогели для самоисцеления

Самовосстановление — одно из самых выдающихся свойств природных материалов, таких как кожа, кости и дерево. Таким образом, гидрогели, способные к самовосстановлению, открывают еще одну область для биомедицинских приложений [73,74].Несмотря на то, что синтетические гидрогели изготавливаются для имитации биологических тканей, в большинстве случаев они все еще не обладают способностью к самовосстановлению. Этот недостаток ограничивает их использование во многих приложениях, требующих высоких нагрузок. Как следствие, исследователи прилагают много усилий для улучшения механических свойств гидрогелей, включая свойство самовосстановления.

Процесс заживления трещин в природных системах обычно включает механизм рассеивания энергии. Самовосстановление может происходить при наличии жертвенных оков, которые могут динамически разрушаться и восстанавливаться до или во время возникновения сбоя.Сообщалось о ковалентных [75,76] и нековалентных [77,78] взаимодействиях для приготовления самовосстанавливающегося гидрогеля.

О синтезе новых гидрогелей, содержащих обратимые поперечные связи оксима, сообщили Мукерджи [79]; они способны к автономному исцелению благодаря своей динамичной природе. Для получения этих гидрогелей были синтезированы сополимеры, содержащие кето-функциональные группы, путем сополимеризации N , N -диметилакриламида (DMA) и диацетонакриламида (DAA) посредством свободнорадикальной полимеризации.Затем полученные гидрофильные сополимеры были ковалентно сшиты дифункциональным алкоксиамином для получения гидрогелей путем образования оксима. Наряду с эффективной способностью к самовосстановлению обратимость оксимных связей также привела к обратимым переходам из геля в золь при добавлении избытка монофункционального алкоксиамина при температуре окружающей среды.

Помимо химических сшивающих агентов, гидрофобные взаимодействия также могут играть важную роль в качестве сшивающего агента для самовосстанавливающихся гидрогелей. Группа Окея разработала гидрогель путем сополимеризации большого гидрофобного мономера стеарилметакрилата и докоцилакрилата с гидрофильным мономером акриламида в мицеллярном растворе додецилсульфата натрия [80].После добавления соли мицеллы растут и растворяют гидрофобные организмы. Было продемонстрировано, что этот гидрогель обладает высокой степенью ударной вязкости из-за конечного срока службы гидрофобных взаимодействий между блоками стеарилметакрилата и докоцилакрилата.

Другая работа была недавно опубликована Ямаути и соавторами [81]. В этом исследовании гидрогели, содержащие катионные заместители, были приготовлены путем свободнорадикальной полимеризации. После нанесения водной дисперсии Micaromica на поверхность при контакте гидрогели прочно прилипали из-за внедрения катионных заместителей, включенных в сетку геля, в промежуточные слои Micromica.Сила адгезии стала выше и была способна выдерживать растягивающую нагрузку в 10 кг, так как водосодержание гидрогелей уменьшилось ().

Схематическое изображение катионных гелей с высокой концентрацией, склеенных с использованием 1,6 мг Micromica, выдерживающей растягивающую нагрузку 10 кг. Перепечатано из [81] с разрешения Американского химического общества (2016).

6.3. Гидрогели для доставки лекарств

Для доставки лекарств пористая структура гидрогелей может обеспечивать матрицу для загрузки лекарств и одновременно защищать лекарства от агрессивной среды.Более того, эту пористость можно контролировать, варьируя плотность сшивания гелевой матрицы. Скорость высвобождения, еще один важный параметр для носителей лекарств, в основном зависит от коэффициента диффузии этой молекулы через сетку геля и также может быть настроена в соответствии с конкретными требованиями. Биосовместимость и биоразлагаемость могут быть достигнуты путем разработки определенных химических и физических структур для гидрогелей. Все эти свойства наделяют гидрогели большим потенциалом для использования для доставки лекарств [46,82].

Поли (этиленоксид) — b -поли (пропиленоксид) — b -поли (этиленоксид) триблок-сополимеры (PEO – PPO – PEO) (известные как Pluronic или Poloxamer) широко используются в фармацевтических системах [83]. Паавола с соавторами изготовили инъекционный гель на основе полоксамера для переноса и контроля высвобождения анестетика лидокаина [84]. Поскольку полоксамер коммерчески доступен, было доказано, что этот метод подходит для использования в больницах. Тем не менее относительно быстрая диффузия лекарств из гелевой матрицы, а также продолжительность высвобождения лекарств все еще ограничены.Его можно улучшить путем ковалентного сшивания с другими функциональными группами, такими как этоксисилан, амин или углеводы, чтобы предотвратить разбавление полимера водой [85,86,87].

Кроме того, чтобы загрузить лекарство в матрицу геля, конъюгирование лекарств в сшитую гидрогелем сеть является еще одним способом доставки лекарств. Чжу и его сотрудники сообщили о супрамолекулярном гидрогеле для доставки доксорубицина (DOX). Во-первых, они синтезировали супрамолекулярное полимерное пролекарство посредством взаимодействия хозяин-гость между функционализированным циклодекстрином полиальдегидом и модифицированным DOX адамантином.После сшивания карбоксиметилхитозаном был создан инъекционный нагруженный DOX гидрогель. Было показано, что этот гидрогель высвобождает DOX при воздействии кислотных раздражителей [88].

7. Выводы

По сравнению с другими типами биоматериалов гидрогели обладают отличными свойствами, такими как высокое содержание воды, контролируемое набухание, простота использования, а также биосовместимость, что делает их привлекательными для биомедицинских приложений. Основываясь на своей химической структуре и сетке сшивки, гидрогели могут реагировать на различные типы стимулов, включая термические, pH, световые и химические стимулы, которые могут соответствовать различным требованиям применения.Обсуждались два различных механизма набухания гидрогелей, чтобы дать полное представление о том, как объемная структура влияет на свойства набухших гидрогелей в конкретных условиях. Были подробно рассмотрены гидрогели на основе природных материалов, таких как полисахариды и полипептиды, а также синтетические гидрогели. Гидрогели, представляющие собой трехмерные сшитые полимерные сети, способные набухать в больших количествах воды, следует рассматривать в качестве основных кандидатов на роль носителей или матриц для клеток в тканевой инженерии, самовосстанавливающихся материалов и средств доставки лекарств и биомолекул.Дальнейшие исследования должны быть направлены на достижение высокой механической прочности, быстрой и эффективной способности к самовосстановлению и различных видов биологической активности для различных биомедицинских целей.

Вклад авторов

Циньюань Чай, Ян Цзяо и Синьцзюнь Юй внесли равный вклад в эту работу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Ссылки

2. Sun Y., Kaplan J.A., Shieh A., Sun H.-L., Croce C.M., Grinstaff M.W., Parquette J.R. Самосборка гидрогеля 5-фторурацил-дипептида. Chem. Commun. 2016; 52: 5254–5257. DOI: 10.1039 / C6CC01195K. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 3. Ким С.Х., Сун Ю., Каплан Дж.А., Гринстафф М.В., Паркетт Дж.Р. Фото-сшивание самоорганизующегося гидрогеля кумарин-дипептид. New J. Chem. 2015; 39: 3225–3228. DOI: 10.1039 / C5NJ00038F. [CrossRef] [Google Scholar] 4. Verhulsel M., Vignes M., Descroix S., Malaquin L., Vignjevic D.M., Viovy J.L. Обзор микротехнологий и гидрогелевой инженерии для микроорганизмов на чипах.Биоматериалы. 2014; 35: 1816–1832. DOI: 10.1016 / j.biomaterials.2013.11.021. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 5. Даниэле М.А., Адамс А.А., Насири Дж., Норт С.Х., Лиглер Ф.С. Взаимопроникающие сети на основе метакриламида желатина и ПЭГ, сформированные с использованием одновременных химикатов тиоловых щелчков для каркасов гидрогелевой тканевой инженерии. Биоматериалы. 2014; 35: 1845–1856. DOI: 10.1016 / j.biomaterials.2013.11.009. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 6. Ю. X., Цзяо Ю., Чай К. Применение наночастиц золота в биосенсорах.Нано ЖИЗНЬ. 2016; 6: 1642001. DOI: 10.1142 / S1793984416420010. [CrossRef] [Google Scholar] 7. Yu X., Chen X., Chai Q., ​​Ayres N. Синтез полимерных органогелаторов с использованием водородных связей в качестве физических поперечных связей. Коллоидный полим. Sci. 2016; 294: 59–68. DOI: 10.1007 / s00396-015-3797-z. [CrossRef] [Google Scholar] 8. Billiet T., Vandenhaute M., Schelfhout J., van Vlierberghe S., Dubruel P. Обзор тенденций и ограничений быстрого прототипирования гидрогелей для тканевой инженерии. Биоматериалы. 2012; 33: 6020–6041.DOI: 10.1016 / j.biomaterials.2012.04.050. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 9. Хоффман А.С. Гидрогели для биомедицинских приложений. Adv. Препарат Делив. Ред. 2012; 64: 18–23. DOI: 10.1016 / j.addr.2012.09.010. [CrossRef] [Google Scholar] 10. Ван Т., Цзяо Ю., Чай К., Ю. Х. Наночастицы золота: синтез и биологические применения. Нано ЖИЗНЬ. 2015; 5: 1542007. DOI: 10.1142 / S1793984415420076. [CrossRef] [Google Scholar] 11. Ding R., Yu X., Wang P., Zhang J., Zhou Y., Cao X., Tang H., Ayres N., Zhang P. Гибридный фотосенсибилизатор на основе наночастиц серебра, стабилизированных амфифильным блок-сополимером, для высокоэффективной фотодинамической инактивации бактерий.RSC Adv. 2016; 6: 20392–20398. DOI: 10.1039 / C6RA01660J. [CrossRef] [Google Scholar] 12. Ли К.Ю., Муни Д.Дж. Гидрогели для тканевой инженерии. Chem. Ред. 2001; 101: 1869–1880. DOI: 10.1021 / cr000108x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 13. Пан Л., Ю. Г., Чжай Д., Ли Х. Р., Чжао В., Лю Н., Ван Х., Ти Б. К. К., Ши Ю., Цуй Ю. и др. Иерархический наноструктурированный проводящий полимерный гидрогель с высокой электрохимической активностью. Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 2012; 109: 9287–9292. DOI: 10.1073 / pnas.1202636109.[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 14. Чжай Д., Лю Б., Ши Ю., Пань Л., Ван Ю., Ли В., Чжан Р., Ю. Г. Высокочувствительный сенсор глюкозы на основе гетероструктур наночастицы Pt / полианилин-гидрогель. САУ Нано. 2013; 7: 3540–3546. DOI: 10,1021 / nn400482d. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 15. Li L., Wang Y., Pan L., Shi Y., Cheng W., Shi Y., Yu G. Платформа биосенсора на основе наноструктурированных проводящих гидрогелей для обнаружения метаболитов человека. Nano Lett. 2015; 15: 1146–1151. DOI: 10.1021 / nl504217p. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 16. Zhu Z., Guan Z., Jia S., Lei Z., Lin S., Zhang H., Ma Y., Tian ZQ, Yang C.J., инкапсулированный в виде наночастиц Au @ Pt, реагирующий на мишень, реагирующий на мишень гидрогель с показанием чипа объемной гистограммы для количественное тестирование в месте оказания медицинской помощи. Энгью. Chem. Int. Эд. 2014; 53: 12503–12507. [PubMed] [Google Scholar] 17. Пан Г., Го К., Ма Ю., Ян Х., Ли Б. Термочувствительные слои гидрогеля, отпечатанные пептидом RGDS: система для сбора клеточных листов. Энгью. Chem. Int. Эд.2013; 52: 6907–6911. DOI: 10.1002 / anie.201300733. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 18. Yu X., Cao X., Chen X., Ayres N., Zhang P. Повышающее преобразование триплет-триплетной аннигиляции от рационально разработанных полимерных эмиттеров с настраиваемыми межхромофорными расстояниями. Chem. Commun. 2015; 51: 588–591. DOI: 10.1039 / C4CC07589G. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 19. Koetting M.C., Guido J.F., Gupta M., Zhang A., Peppas N.A. pH-чувствительные и ферментативно-чувствительные микрочастицы гидрогеля для пероральной доставки терапевтических белков: влияние размера белка, плотности сшивания и деградации гидрогеля на доставку белка.J. Control. Выпускать. 2016; 221: 18–25. DOI: 10.1016 / j.jconrel.2015.11.023. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 20. Цзинь З., Лю X., Дуан С., Ю. Х., Хуанг Ю., Хаят Т., Ли Дж. Адсорбция Eu (III) на углеродистых нановолокнах: периодические эксперименты и моделирование. J. Mol. Liq. 2016; 222: 456–462. DOI: 10.1016 / j.molliq.2016.07.067. [CrossRef] [Google Scholar] 21. Пеппас Н.А., Меррилл Э.В. Гидрогели поливинилового спирта: усиление радиационно-сшитых сетей путем кристаллизации.J. Polym. Sci. Полим. Chem. 1976; 14: 441–457. DOI: 10.1002 / pol.1976.170140215. [CrossRef] [Google Scholar] 22. Матанович М.Р., Кристл Я., Грабнар П.А. Термореактивные полимеры: понимание решающих характеристик гидрогелей, механизмов гелеобразования и перспективных биомедицинских приложений. Int. J. Pharm. 2014; 472: 262–275. DOI: 10.1016 / j.ijpharm.2014.06.029. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 23. Пеппас Н. Гидрогели поливинилового спирта и его сополимеров. Hydrogels Med. Pharm. 1986; 2: 1–48. [Google Scholar] 24.Пеппас Н.А., Монгия Н.К. Сверхчистые гидрогели из поливинилового спирта с мукоадгезивными характеристиками доставки лекарственного средства. Евро. J. Pharm. Биофарм. 1997. 43: 51–58. DOI: 10.1016 / S0939-6411 (96) 00010-0. [CrossRef] [Google Scholar] 25. Хамиди М., Азади А., Рафией П. Наночастицы гидрогеля в доставке лекарств. Adv. Препарат Делив. Ред. 2008; 60: 1638–1649. DOI: 10.1016 / j.addr.2008.08.002. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 26. Баджпай А.К., Шукла С.К., Бхану С., Канкане С. Чувствительные полимеры в контролируемой доставке лекарств.Прог. Polym. Sci. 2008; 33: 1088–1118. DOI: 10.1016 / j.progpolymsci.2008.07.005. [CrossRef] [Google Scholar] 27. Оверстрит Д.Дж., МакЛемор Р.Ю., Доан Б.Д., Фараг А., Вернон Б.Л. Термочувствительные гидрогели из привитых сополимеров для контролируемого набухания и доставки лекарств. Мягкая материя. 2013; 11: 294–304. DOI: 10.1080 / 1539445X.2011.640731. [CrossRef] [Google Scholar] 28. Чжоу Ю., Цай Ю., Ху X., Лонг Ю. Температурно-чувствительный гидрогель со сверхбольшой модуляцией солнечного излучения и высокой светопропускной способностью для приложений «умного окна».J. Mater. Chem. А. 2014; 2: 13550–13555. DOI: 10.1039 / C4TA02287D. [CrossRef] [Google Scholar] 29. Шенер К.А., Хатсон Х.Н., Пеппас Н.А. pH-чувствительные гидрогели с диспергированными гидрофобными наночастицами для пероральной доставки химиотерапевтических средств. J. Biomed. Матер. Res. А. 2013; 101: 2229–2236. DOI: 10.1002 / jbm.a.34532. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 30. Де С.К., Алуру Н., Джонсон Б., Крон В., Биби Д.Дж., Мур Дж. Равновесное набухание и кинетика pH-чувствительных гидрогелей: модели, эксперименты и симуляции.J. Microelectromech. Syst. 2002; 11: 544–555. DOI: 10.1109 / JMEMS.2002.803281. [CrossRef] [Google Scholar] 31. Jeong B., Bae Y.H., Lee D.S., Kim S.W. Биоразлагаемые блок-сополимеры в качестве инъекционных систем доставки лекарств. Природа. 1997; 388: 860–862. [PubMed] [Google Scholar] 32. Донг Л., Цзян Х. Автономная микрофлюидика с гидрогелями, реагирующими на раздражители. Мягкая материя. 2007; 3: 1223–1230. DOI: 10.1039 / b706563a. [CrossRef] [Google Scholar] 33. Хольц Дж.Х., Ашер С.А.Полимеризованные коллоидно-кристаллические гидрогелевые пленки как интеллектуальные химические сенсорные материалы.Природа. 1997; 389: 829–832. DOI: 10.1016 / S0956-5663 (97) 84356-4. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 34. Чжао Ю.-Л., Стоддарт Дж.Ф. Светочувствительная гидрогелевая система на основе азобензола. Ленгмюра. 2009; 25: 8442–8446. DOI: 10.1021 / la804316u. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 35. Ло К.-В., Чжу Д., Цзян Х. Чувствительный к инфракрасному излучению нанокомпозит поли ( N -изопропилакриламид) гидрогель, содержащий оксид графена. Мягкая материя. 2011; 7: 5604–5609. DOI: 10.1039 / c1sm00011j. [CrossRef] [Google Scholar] 36.Мураками Ю., Маэда М. ДНК-чувствительные гидрогели, которые могут сжиматься или набухать. Биомакромолекулы. 2005; 6: 2927–2929. DOI: 10,1021 / bm0504330. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 37. Флори П.Дж., Ренер Дж. Младший. Статистическая механика сшитых полимерных сетей. II. Припухлость. J. Chem. Phys. 1943; 11: 521–526. DOI: 10,1063 / 1,1723792. [CrossRef] [Google Scholar] 38. Флори П.Дж. Принципы химии полимеров. Издательство Корнельского университета; Итака, Нью-Йорк, США: 1953. [Google Scholar] 39. Пеппас Н.А., Меррилл Э.В. Сшитые гидрогели поливинилового спирта как набухшие эластичные сети.J. Appl. Polym. Sci. 1977; 21: 1763–1770. DOI: 10.1002 / приложение.1977.070210704. [CrossRef] [Google Scholar] 40. Treloar L.R.G. Физика упругости резины. Издательство Оксфордского университета; Оксфорд, Великобритания: 1975. [Google Scholar] 41. Флори П.Дж., Рабджон Н., Шаффер М.С. Зависимость упругих свойств вулканизированной резины от степени сшивки. J. Polym. Sci. 1949; 4: 225–245. DOI: 10.1002 / pol.1949.120040301. [CrossRef] [Google Scholar] 42. Пеппас Н., Бурес П., Леобандунг В., Итикава Х. Гидрогели в фармацевтических препаратах.Евро. J. Pharm. Биофарм. 2000; 50: 27–46. DOI: 10.1016 / S0939-6411 (00) 00090-4. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 43. Лоуман А.М., Пеппас Н.А. Анализ явлений комплексообразования / декомплексирования в сетках привитых сополимеров. Макромолекулы. 1997; 30: 4959–4965. DOI: 10.1021 / ma970399k. [CrossRef] [Google Scholar] 44. Марк Дж. Полимерные сети. Springer; Гейдельберг, Германия: 1982. С. 1-26. [Google Scholar] 46. Цю Ю., Пак К. Экологически чувствительные гидрогели для доставки лекарств. Adv Drug Deliver Rev. 2001; 53: 321–339.DOI: 10.1016 / S0169-409X (01) 00203-4. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 47. Гао X., Cao Y., Song X., Zhang Z., Xiao C., He C., Chen X. pH- и термочувствительные сополимеры и гидрогели поли ( N -изопропилакриламида и производного акриловой кислоты) с НКТР, зависящей от pH и боковых алкильных групп. J. Mater. Chem. Б. 2013; 1: 5578–5587. DOI: 10.1039 / c3tb20901f. [CrossRef] [Google Scholar] 48. Шильд Х. Поли ( N -изопропилакриламид): эксперимент, теория и применение. Прог. Polym. Sci.1992; 17: 163–249. DOI: 10.1016 / 0079-6700 (92) -R. [CrossRef] [Google Scholar] 49. Руэль-Гариепи Э., Леру Ж.-К. Гидрогели, образующиеся in situ — обзор термочувствительных систем. Евро. J. Pharm. Биофарм. 2004. 58: 409–426. DOI: 10.1016 / j.ejpb.2004.03.019. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 50. Мортенсен К., Педерсен И.С. Структурное исследование мицеллообразования триблок-сополимера поли (этиленоксид) -поли (пропиленоксид) -поли (этиленоксид) в водном растворе. Макромолекулы. 1993; 26: 805–812.DOI: 10.1021 / ma00056a035. [CrossRef] [Google Scholar] 51. Джегер Дж. А. Разделение ландшафта, индекс разделения и эффективный размер сетки: новые меры фрагментации ландшафта. Landsc. Ecol. 2000; 15: 115–130. DOI: 10,1023 / А: 1008129329289. [CrossRef] [Google Scholar] 52. Канал Т., Пеппас Н.А.Корреляция между размером ячеек и равновесной степенью набухания полимерных сетей. J. Biomed. Матер. Res. 1989; 23: 1183–1193. DOI: 10.1002 / jbm.820231007. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 53. Ченг Ю., Ло Х., Пейн Г.Ф., Рублофф Г.В. Биофабрикация: программируемая сборка полисахаридных гидрогелей в микрофлюидике в качестве биосовместимых каркасов. J. Mater. Chem. 2012; 22: 7659–7666. DOI: 10.1039 / c2jm16215f. [CrossRef] [Google Scholar] 54. Клемм Д., Крамер Ф., Мориц С., Линдстрем Т., Анкерфорс М., Грей Д., Доррис А. Наноцеллюлозы: новое семейство природных материалов. Энгью. Chem. Int. Эд. 2011; 50: 5438–5466. DOI: 10.1002 / anie.201001273. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 55. Бхаттачарья М., Малинен М.M., Lauren P., Lou Y.-R., Kuisma S.W., Kanninen L., Lille M., Corlu A., GuGuen-Guillouzo C., Ikkala O. Нанофибриллярный гидрогель целлюлозы способствует созданию трехмерной культуры клеток печени. J. Control. Выпускать. 2012; 164: 291–298. DOI: 10.1016 / j.jconrel.2012.06.039. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 56. Исобе Н., Ли Д.-С., Квон И.-Дж., Кимура С., Куга С., Вада М., Ким У.-Дж. Иммобилизация белка на гидрогеле целлюлозы. Целлюлоза. 2011; 18: 1251–1256. DOI: 10.1007 / s10570-011-9561-8. [CrossRef] [Google Scholar] 57.Ким М.Х., Ан С., Вон К., Ким Х.Дж., Ли С.Х. Захват ферментов в шарики гидрогелевого композита целлюлоза-биополимер с использованием биосовместимой ионной жидкости. J. Mol. Катал. B Enzym. 2012; 75: 68–72. DOI: 10.1016 / j.molcatb.2011.11.011. [CrossRef] [Google Scholar] 58. Ботт К., Аптон З., Шроббак К., Эрбар М., Хаббелл Дж.А., Лутольф М.П., ​​Рицци С.С. Влияние характеристик матрикса на пролиферацию фибробластов в трехмерных гелях. Биоматериалы. 2010; 31: 8454–8464. DOI: 10.1016 / j.biomaterials.2010.07.046. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 59.Никол Дж. У., Коши С. Т., Бэ Х., Хванг С. М., Яманлар С., Хадемхоссейни А. Микроинженерные гидрогели метакрилата желатина с клеточной нагрузкой. Биоматериалы. 2010; 31: 5536–5544. DOI: 10.1016 / j.biomaterials.2010.03.064. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 60. Fu Y., Xu K., Zheng X., Giacomin A.J., Mix A.W., Kao W.J. 3D-захват клеток в сшитых тиолированных гидрогелях желатин-поли (этиленгликоль) диакрилат. Биоматериалы. 2012; 33: 48–58. DOI: 10.1016 / j.biomaterials.2011.09.031. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 61.Лин Р.-З., Чен Ю.-К., Морено-Луна Р., Хадемхоссейни А., Мелеро-Мартин Дж.М. Трансдермальная регуляция биоинженерии сосудистой сети с использованием фотополимеризуемого метакрилированного желатинового гидрогеля. Биоматериалы. 2013; 34: 6785–6796. DOI: 10.1016 / j.biomaterials.2013.05.060. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 62. Пок С., Майерс Дж. Д., Мадихалли С. В., Жако Дж. Многослойный каркас из хитозана и гидрогеля желатина, поддерживаемый ядром PCL для инженерии сердечной ткани. Acta Biomater.2013; 9: 5630–5642. DOI: 10.1016 / j.actbio.2012.10.032. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 63. Милашинович Н., Калагасидис Крушич М., Кнежевич-Югович З., Филипович Ю. Гидрогели сополимеров N -изопропилакриламида с контролируемым высвобождением модельного белка. Int. J. Pharm. 2010; 383: 53–61. DOI: 10.1016 / j.ijpharm.2009.09.001. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 64. Ангелаш А., Теодореску М., Стич М., Кнежевич-Югович З., Филипович Дж. Новые сшитые термореактивные гидрогели с контролируемой структурой мультиблочного сополимера поли (этиленгликоль) -поли (пропиленгликоль).Коллоидный полим. Sci. 2014; 292: 829–838. DOI: 10.1007 / s00396-013-3128-1. [CrossRef] [Google Scholar] 65. Гонг Дж. П., Кацуяма Ю., Курокава Т., Осада Ю. Двухсетевые гидрогели с чрезвычайно высокой механической прочностью. Adv. Матер. 2003. 15: 1155–1158. DOI: 10.1002 / adma.200304907. [CrossRef] [Google Scholar] 66. Нафиси С., Разал Дж. М., Уиттен П. Г., Уоллес Г. Г., Спинкс Г. PH-чувствительный прочный гидрогель с двойной сеткой: метакрилаты метилового эфира полиэтиленгликоля – поли (акриловая кислота) J. Polym. Sci. B Polym.Phys. 2012; 50: 423–430. DOI: 10.1002 / polb.23016. [CrossRef] [Google Scholar] 67. Чжан Х., Кадир А., Чен В. Желируемый взаимопроникающий гидрогель с двойной сеткой in situ, составленный из бинарных компонентов: тиолированного хитозана и окисленного декстрана. Биомакромолекулы. 2011; 12: 1428–1437. DOI: 10.1021 / bm101192b. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 68. Хуанг П., Чен В., Ян Л. Неорганико-органический гидрогель с двойной сеткой графена и полимера. Наноразмер. 2013; 5: 6034–6039. DOI: 10.1039 / c3nr00214d.[PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 69. Бароли Б. Гидрогели для тканевой инженерии и доставки веществ, индуцирующих ткани. J. Pharm. Sci. 2007; 96: 2197–2223. DOI: 10.1002 / jps.20873. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 70. Никодемус Г.Д., Брайант С.Дж. Инкапсуляция клеток в биоразлагаемых гидрогелях для тканевой инженерии. Tissue Eng. B Rev.2008; 14: 149–165. DOI: 10.1089 / ten.teb.2007.0332. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 71. Алдж Д.Л., Азагарсами М.А., Донохью Д.Ф., Ансет К.С. Синтетически поддающиеся обработке щелкающие гидрогели для трехмерной клеточной культуры, полученные с использованием химии тетразин-норборнен. Биомакромолекулы. 2013; 14: 949–953. DOI: 10,1021 / BM4000508. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 72. Кеммерер Э., Мелчельс Ф.П., Хольцапфель Б.М., Мекель Т., Хутмахер Д.В., Лесснер Д. Желатиновые гидрогели на основе метакриламида: альтернативная трехмерная система культивирования раковых клеток. Acta Biomater. 2014. 10: 2551–2562. DOI: 10.1016 / j.actbio.2014.02.035. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 73. Ву Д.Ю., Муре С., Соломон Д. Самовосстанавливающиеся полимерные материалы: обзор последних разработок. Прог. Polym. Sci. 2008. 33: 479–522. DOI: 10.1016 / j.progpolymsci.2008.02.001. [CrossRef] [Google Scholar] 74. Такур В.К., Кесслер М.Р. Самовосстанавливающиеся полимерные нанокомпозитные материалы: обзор. Полимер. 2015; 69: 369–383. DOI: 10.1016 / j.polymer.2015.04.086. [CrossRef] [Google Scholar] 75. Дэн Г., Ли Ф., Ю Х., Лю Ф., Лю К., Сун В., Цзян Х., Чен Ю. Динамические гидрогели с адаптивной способностью к самовосстановлению и двойным реагированием золь-гель переходами.ACS Macro Lett. 2012; 1: 275–279. DOI: 10.1021 / mz200195n. [CrossRef] [Google Scholar] 76. Амири С., Рахими А. Гибридное нанокомпозитное покрытие золь-гель методом: обзор. Иран Полым. J. 2016; 25: 559–577. DOI: 10.1007 / s13726-016-0440-х. [CrossRef] [Google Scholar] 77. Bode S., Bose R., Matthes S., Ehrhardt M., Seifert A., Schacher F., Paulus R., Stumpf S., Sandmann B., Vitz J. Самовосстанавливающиеся металлополимеры на основе бис (терпиридина) кадмия комплекс, содержащий полимерные сетки. Polym. Chem. 2013; 4: 4966–4973.DOI: 10.1039 / c3py00288h. [CrossRef] [Google Scholar] 78. Burattini S., Colquhoun H.M., Fox J.D., Friedmann D., Greenland B.W., Harris P.J., Hayes W., Mackay M.E., Rowan S.J. Самовосстанавливающаяся супрамолекулярная полимерная система: заживаемость как следствие донорно-акцепторных π – π-стэкинг-взаимодействий. Chem. Commun. 2009: 6717–6719. DOI: 10.1039 / b910648k. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 79. Мукерджи С., Хилл М.Р., Сумерлин Б.С. Самовосстанавливающиеся гидрогели, содержащие обратимые поперечные связи оксима. Мягкая материя.2015; 11: 6152–6161. DOI: 10.1039 / C5SM00865D. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 80. Тункабойлу Д.К., Сари М., Опперманн В., Окай О. Прочные и самовосстанавливающиеся гидрогели, образующиеся в результате гидрофобных взаимодействий. Макромолекулы. 2011; 44: 4997–5005. DOI: 10.1021 / ma200579v. [CrossRef] [Google Scholar] 81. Тамесуэ С., Ясуда К., Ногучи С., Мицумата Т., Ямаути Т. Высокотолерантная и прочная адгезия между гидрогелями с использованием интеркаляции катионных заместителей в слоистые неорганические соединения. ACS Macro Lett.2016; 5: 704–708. DOI: 10.1021 / acsmacrolett.6b00337. [CrossRef] [Google Scholar] 82. Гупта П., Вермани К., Гарг С. Гидрогели: от контролируемого высвобождения до доставки лекарств в зависимости от pH. Drug Discov. Сегодня. 2002; 7: 569–579. DOI: 10.1016 / S1359-6446 (02) 02255-9. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 83. Хоар Т.Р., Кохан Д.С. Гидрогели в доставке лекарств: прогресс и проблемы. Полимер. 2008; 49: 1993–2007. DOI: 10.1016 / j.polymer.2008.01.027. [CrossRef] [Google Scholar] 84. Паавола А., Юлирууси Дж., Каджимото Ю., Калсо Э., Wahlström T., Rosenberg P. Контролируемое высвобождение лидокаина из инъекционных гелей и эффективность при блокаде седалищного нерва у крыс. Pharm. Res. 1995; 12: 1997–2002. DOI: 10,1023 / А: 1016264527738. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 85. Сосник А., Кон Д. Триблоки ПЭО – ППО – ПЭО, покрытые этоксисиланом: новое семейство обратных термочувствительных полимеров. Биоматериалы. 2004. 25: 2851–2858. DOI: 10.1016 / j.biomaterials.2003.09.057. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 86. Чо К.Ю., Чунг Т.В., Ким Б.С., Ким М.К., Ли Дж. Х., Wee W.R., Cho C.S. Высвобождение ципрофлоксацина из гидрогелей полоксамер-трансплант-гиалуроновая кислота in vitro. Int. J. Pharm. 2003; 260: 83–91. DOI: 10.1016 / S0378-5173 (03) 00259-X. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 87. Ким М.Р., Пак Т.Г. Чувствительные к температуре и разлагаемые композитные гидрогели гиалуроновая кислота / плюроник для контролируемого высвобождения гормона роста человека. J. Control. Выпускать. 2002; 80: 69–77. DOI: 10.1016 / S0168-3659 (01) 00557-0. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 88. Xiong L., Luo Q., Wang Y., Li X., Шен З., Чжу В. Гидрогель для инъекций на основе супрамолекулярного полимерного пролекарства. Chem. Commun. 2015; 51: 14644–14647. DOI: 10.1039 / C5CC06025G. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Гидрогелевые повязки

Гидрогелевые повязки — это новая область ухода за ранами, поскольку они увеличивают скорость и эффективность заживления ран.

Кредит: donikz / Shutterstock.com

Считается, что успех гидрогелевых повязок обусловлен их способностью поддерживать оптимальную среду для заживления ран, которая является теплой и влажной, а не сухой, при этом предотвращая проникновение инфекционных агентов.Они способны заменить обычные повязки, такие как натуральные или синтетические хлопковые, пуховые и марлевые повязки.

Гидрогелевые повязки состоят примерно на 90% из воды, суспендированной в геле, состоящем из нерастворимых гидрофильных полимеров, которые набухают при контакте с водой. Обычно они изготавливаются из полимеров синтетических молекул, таких как полиметакрилат и поливинилпирролидин, а некоторые комбинируются с альгинатными повязками. Они контролируют обмен жидкости на границе раздела рана-повязка, при этом натрий и другие молекулы в выделениях из раны обмениваются на соединения гидрогеля.

Гидрогель обеспечивает увлажнение, что позволяет безболезненно очищать некротические и инфицированные ткани, способствует грануляции и способствует полному заживлению. Поскольку они имеют высокое содержание воды, они не полностью абсорбируют, что делает их подходящими для ран с легкой или умеренной экссудацией. В других ситуациях скопление воды может привести к мацерации кожи и размножению микробов, что приведет к инфицированной ране с неприятным запахом.

Гидрогели также могут охлаждать рану, что облегчает боль.Гель выравнивает контуры раневой поверхности, предотвращая инфицирование мертвого пространства, а также способствует заживлению поверхности.

Виды гидрогелевых повязок

Гидрогели доступны в виде листов или аморфных гелей.

Листы гидрогеля

Эти листы из полимерных сшитых молекул способны впитывать некоторое количество воды и, таким образом, предотвращают чрезмерное увлажнение ран с легкой экссудацией. Они поддерживаются полупроницаемой полимерной пленкой, а края могут быть липкими, хотя и не всегда.

Подложка регулирует испарение повязки и предохраняет рану от высыхания. Листы можно разрезать по размеру и форме. Эти повязки могут использоваться как первичные, так и вторичные.

Аморфные гидрогели

Гель течет свободно и может проникать в каждую щель раны, независимо от ее глубины. Но обычно он должен быть покрыт марлевой повязкой, чтобы удерживать его на месте, и потребуется частая смена повязки.Следовательно, они являются первичными повязками.

Пропитанные гидрогели

Он образуется путем диспергирования геля в марлевая / губчатая полоска или подушечка, которые накладываются на рану и обычно покрываются вторичной повязкой для герметизации раны. Его также можно использовать для перевязки глубоких ран.

Преимущества гидрогелей

Гидрогелевые повязки во многих отношениях идеальны для перевязок ран. При нанесении на сухие раны, а также на шелушащиеся или некротические раны, они могут очищать и поддерживать их в чистоте, способствуя удалению инфицированной или некротической ткани посредством автолиза.

Гидрогелевые повязки сохраняют рану теплой, влажной и закрытой. Кроме того, они не вступают в реакцию с тканями и не раздражают их. При нанесении они не прилипают к раневым поверхностям и позволяют метаболитам беспрепятственно проходить. Эти повязки оказывают охлаждающее действие на рану, что делает их очень приятными для пациентов.

Они способствуют реэпителизации ран, поскольку частично имитируют структуру кожи и стимулируют рост компонентов кожи. Кроме того, они могут использоваться для включения лекарств, ускоряющих заживление ран.Наконец, они подходят для лечения всех типов и стадий ран, за исключением наличия сильного экссудата, включая болезненные раны, частичные и полнослойные раны, лучевые раны, легкие ожоги и сухие раны.

Недостатки гидрогелей

Гидрогели не могут впитывать большое количество жидкости и поэтому не подходят для очень влажных ран, которые могут мацерироваться и инфицироваться. Кроме того, их низкая механическая прочность делает их легко рвущимися, что может затруднить смену повязок пациентами.

Заключение

Таким образом, все недавние исследования подтверждают активное использование гидрогелей для перевязки ран в большинстве типов ран, поскольку их использование приводит к гидратации и разрыхлению некротической ткани, способствуя ее автолизу и очистке, и поглощает умеренное количество шелушащихся выделений и экссудата.

5 Гидрогелевая повязка.m4v Play

Дополнительная литература

Не злоупотребляют ли гидрогелем при лечении ран?

Джеффри Левин MD

Когда я хожу со студентами, мне нравится спрашивать: «Что является активным ингредиентом гидрогеля?» На мой вопрос обычно смотрят озадаченно.Это вопрос с подвохом, потому что термин «активный ингредиент» обычно применяется к фармакологическим агентам, которые претерпевают метаболические изменения в биологических системах. Активным ингредиентом гидрогеля, дающим название этому веществу, является вода. Для загущения смеси и обеспечения вязкости добавляют соединения, например глицерин. Другие ингредиенты, распространенные в косметике, такие как алоэ вера, метилпарабен, гидрогенизированное касторовое масло и пропилпарабен, добавляют в гидрогель в зависимости от производителя.

Обзор гидрогелевых повязок

Гидрогель поставляется в аморфной форме в тюбиках, пропитанных марлей, или в волокнистой сетке, насыщенной гелем.Поскольку гидрогель не является фармацевтическим препаратом в соответствии с определением FDA, для него не требуется рецепт врача. Из-за своей классификации FDA не требует контролируемых клинических испытаний, подтверждающих его эффективность, и нет надежных исследований, сравнивающих его с другими методами ухода за ранами или даже с его предшественником, влажной марлей.

Гидрогель — это популярное средство для лечения ран крестца и ягодиц, которое всегда меня озадачивало, поскольку это области, подверженные повреждению кожи, вызванному влагой (MASD), и дерматиту, связанному с недержанием мочи (IAD).Добавление влаги в область промежности не только увеличивает риск ДИА, но и увеличивает вероятность развития дрожжевых грибков и других инфекций. Баланс влаги является важным компонентом подготовки раневого ложа, но если рана слишком влажная, кожа становится хрупкой и склонной к бактериальной колонизации и инфекции.

Когда использовать гидрогель

Я понимаю смысл применения гидрогеля, поскольку он увлажняет ложе раны, что способствует эпителизации и другим аспектам заживления.Он также продается для уменьшения боли в ране и заполнения мертвого пространства. Несмотря на маркетинговые заявления, я часто задаюсь вопросом, не злоупотребляют ли этим методом, особенно в областях, которые уже подвержены воздействию влаги, таких как промежность.

Hydrogel часто используется для удаления струпа с целью увлажнения и облегчения его удаления. Это может быть форма аутолитической обработки раны, однако струп — это, по сути, мертвая ткань. Увлажнение этой ткани может сделать ее желательным субстратом для размножения патогенных бактерий.

Как и любой другой метод ухода за раной, местное лечение должно сопровождаться частым визуальным осмотром и документированием состояния раны по мере ее развития. Любые признаки ухудшения, такие как боль, усиление дренажа, гнойность, запах, шелушение или системные симптомы, такие как лихорадка, должны привести к переоценке проводимого лечения. Гидрогель, безусловно, имеет свое место в арсенале средств для ухода за ранами, но мы должны проявлять осторожность при его использовании во влажных областях. Меньше всего мы хотим ухудшить состояние раны, вызвав мацерацию или способствуя развитию инфекции.

Об авторе

Доктор Джеффри Левин — сертифицированный терапевт и гериатр с более чем тридцатилетним опытом лечения ран в больницах, домах престарелых и на дому. Он является добровольным лечащим врачом в Медицинском центре горы Синай на Манхэттене и доцентом кафедры гериатрии и паллиативной помощи в медицинской школе Икана на горе Синай. Он получил стажировку по гериатрии в Медицинском центре на горе Синай, где и начал интересоваться хроническими ранами.Он является избранным членом правления Национальной консультативной группы по пролежням (NPUAP).

Интерес доктора Левина к пролежням возник в 1980-х годах во время его гериатрического обучения, когда он заметил, что у многих пациентов его дома престарелых были пролежни, но было мало достоверной информации о методах лечения. Это побудило его изучать не только профилактику и лечение хронических ран, но и погрузиться в богатую историю ухода за ранами на протяжении веков. С тех пор он опубликовал ряд статей на исторические темы, начиная от лечения ран в Древнем Египте и заканчивая 20-м веком.

Взгляды и мнения, выраженные в этом блоге, принадлежат исключительно автору и не отражают точку зрения WoundSource, Kestrel Health Information, Inc., ее аффилированных лиц или дочерних компаний.

Достижения в области гидрогелевых повязок для ран сделали их антибактериальными, биоразлагаемыми, лучше приспособленными для заживления нерегулярных глубоких ран — ScienceDaily

Широкое использование высокоскоростного и высокоэнергетического оружия в современной войне привело к увеличению числа взрывов травм.Для таких ран, а также для ран, полученных в результате стихийных бедствий и несчастных случаев, сильное кровотечение является основной причиной смерти.

В APL Bioengineering, от AIP Publishing исследователи из Южного научно-технического университета в Китае изучают достижения последних лет в области гидрогелевых повязок, которые способствуют заживлению ран и могут лучше соответствовать требованиям различных ситуаций.

«В связи с быстрым развитием материаловедения, разрабатываются многочисленные высокоэффективные перевязочные материалы для ран», — сказал автор Дэчен Ву.

Хотя повязки и марли эффективны при остановке кровотечения, они имеют ряд ограничений. Они не поддаются биологическому разложению, подвержены инфекциям и не подходят для ран неправильной формы. Они также могут вызывать вторичное повреждение тканей и практически неэффективны для заживления ран.

Многие гидрогелевые повязки на раны являются антибактериальными, биоразлагаемыми, чувствительными и пригодными для инъекций. Обычные повязки, напротив, выполняют единственную функцию, что делает их менее эффективными для лечения ран.

Hydrogel — это трехмерная сеть, состоящая из гидрофильных полимеров, которые могут поглощать воду и набухать в ней. Гидрогели можно получить с помощью различных стратегий сшивания, и они классифицируются по-разному в зависимости от их состава.

Гидрогели на основе полисахаридов биосовместимы, биоразлагаемы и нетоксичны. Напротив, гидрогели на основе синтетических полимеров легче модифицируются и имеют лучшую механическую прочность.

При использовании в качестве перевязочного материала для ран гидрогель не только образует физический барьер и удаляет излишки экссудата, но также обеспечивает влажную среду, которая способствует процессу заживления ран.Кроме того, гидрогель может отлично заполнять раны неправильной формы и эффективно бороться с глубоким кровотечением.

Низкая механическая прочность существующих гидрогелевых повязок ограничивает их применение при лечении массивных кровотечений, таких как разрывы артерий, поскольку они не могут обеспечить эффективную защиту раны от вторичного повреждения. Следовательно, исследователи сосредоточат будущие исследования на разработке гидрогелевых повязок с высокой механической прочностью, чтобы эти повязки могли помочь при тяжелом смертельном кровотечении.

«Гидрогели — это своего рода превосходный материал», — сказал Ву. «На мой взгляд, высокоэффективные гидрогели также имеют потенциал в области тканевой инженерии для замены некоторых тканей, которые могут самовосстанавливаться и регенерироваться, таких как фиброзное кольцо, мениск и роговица».

История Источник:

Материалы предоставлены Американским институтом физики . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Магазин гидрогелевых повязок и повязок

Гидрогелевые повязки прозрачные, обычно на гелевой основе и обладают исключительными ранозаживляющими свойствами.Повязки из гидрогеля играют важную роль в уходе за ранами. Преимущество использования гидрогеля для ран заключается в высоком содержании воды. Он обеспечивает влажную среду заживления, необходимую для быстрого выздоровления, и регулирует обмен жидкости с поверхности раны. В HPFY мы предлагаем высококачественные гидрогелевые повязки от лучших производителей, таких как Medline Industries, MPM Medical, Southwest Technologies, Dumex / Derma Sciences и многих других.

Как работает гидрогель?

Гидрогелевая повязка с высоким содержанием воды сохраняет влажность области раны и обеспечивает защиту от бактериальной инфекции.Таким образом, этот тип повязки способствует заживлению, поскольку влажность важна для заживления ран. Наличие влаги на ране способствует аутолитической обработке раны — удалению некротических тканей с поверхности раны. Гидрогелевая повязка также способствует грануляции раны, эпителизации и восстановлению эпидермиса, а также позволяет без травм менять повязку. Благодаря охлаждающему ощущению гидрогель снимает боль до шести часов.

Каковы преимущества использования гидрогелевой повязки?

• Имеет высокое содержание воды 90%.
• Требуется вторичная повязка для обеспечения безопасности и хорошего увлажнения.
• Необходимо менять каждые четыре дня или всякий раз, когда становится видно, что повязка влажная и с обильным экссудатом.
• Содержание геля в повязке позволяет ей действовать как наполнитель раны и заполнять трудно поддающиеся лечению «мертвые зоны».
• Отсутствие адгезии снижает вероятность травм при смене повязки.
• Выпускается в листах, тубах, марле, геле для спрея, подушечках и т. Д.

Различные формы гидрогеля для ран Гидрогелевые повязки бывают трех разных форм, а именно:

• Аморфный гидрогель: это сыпучий гель для ран, упакованный в тюбики.Благодаря своей превосходной вязкости эта повязка помогает заполнить более глубокие раны, которые трудно лечить. Для фиксации на месте требуется вторичная повязка.
• Пропитанный гидрогель: он доступен в виде геля, пропитанного марлевыми подушечками, марлевыми полосками и неткаными губчатыми веревками. Марлевые повязки, пропитанные гидрогелем, и другие материалы можно использовать для укладки на неровные поверхности раны. Им необходима вторичная повязка, чтобы обеспечить защитное покрытие.
• Листовой гидрогель: гидрогель пропитан внутри тонкой и плоской волоконной сетки.Доступен как неклейкий, но с / без клейкой кромки. Повязки из гидрогелевых листов легко прилегают к области раны.

Для чего используется гидрогелевая повязка на рану?

Гидрогелевые повязки полезны для сухих и болезненных ран. Если рана некротизирована, эта повязка устраняет необходимость в чрезмерной очистке во время смены повязки и не пропускает бактерии и другие инфекции. Повязки из гидрогеля не прилипают к ране, что позволяет безболезненно удалить их.

Когда использовать гидрогелевые повязки?

Гидрогелевые повязки полезны для сухих и болезненных ран. Если рана некротизирована, эти повязки устраняют необходимость в чрезмерной очистке во время смены повязки. Повязки из гидрогеля не прилипают к ране, что позволяет безболезненно удалить их.

Гидрогелевые перевязочные материалы действуют на несколько типов ран, например:

• Пролежни
• Поверхностный ожог / ожог первой степени
• Венозные язвы / стопы / язвы голени
• Диабетические язвы
• Ожог частичной толщины / ожог второй степени
• Хирургические / послеоперационные раны
• Разрыв / ссадина
• Частичные / полнослойные раны
• Поверхностные раны или раны с низким экссудатом
• Раны экссудатом от слабой до средней
• Артериальные язвы
• Донорские сайты
• Острые / травматические раны
• Волдыри

Когда не следует использовать гидрогелевые повязки для ран?

Гидрогель для ран следует избегать, если раневой экссудат высок и поверхность раны слишком влажная.Таким образом, гидрогелевые повязки не следует использовать для лечения ран со средним и сильным экссудатом.

Какие существуют типы гидрогелевых перевязочных материалов?

Гидрогелевые гелевые продукты для ухода за ранами доступны в адгезивных и неклейких типах повязок, а также в водонепроницаемых. Вы можете выбрать из абсорбирующих гидрогелевых повязок, наполнителей ран, неприлипающих гидрогелевых повязок, антимикробных гидрогелевых повязок, гидрогелевых марлевых повязок, липких гидрогелевых повязок, серебряных гидрогелевых повязок и прозрачных гидрогелевых повязок.

Самые продаваемые продукты гидрогелевых повязок

Узнайте больше о гидрогелевых повязках на рану в HPFY

Другие полезные ссылки по гидрогелевым повязкам:

Гидрогелевые повязки для ран и ожоговые повязки для влажного заживления ран

Что такое гидрогелевые повязки?

Гидрогелевые повязки помогают регулировать обмен жидкости на поверхности раны, способствуя заживлению поврежденных слоев кожи, вен и тканей.Соединения гидрогеля обмениваются с натрием и другими выделениями из раны. Гидрогели обычно состоят примерно на 90 процентов из воды, взвешенной в гелевой основе, хотя они могут быть изготовлены из множества различных соединений. Гидрогели помогают обеспечить необходимое количество влаги для заживления ран. Это может помочь тканям очистить, гранулироваться и, в конечном итоге, полностью зажить.

Некоторые гидрогели также обеспечивают охлаждение раны, помогая уменьшить боль, которая может возникнуть при заживлении раны и окружающей поверхности кожи.Благодаря гелю, содержащемуся в повязках, гидрогели могут дополнительно заполнять более глубокие участки ран (или «мертвое пространство»), которые иначе трудно поддаются лечению. Подобная имитация плоской поверхности ткани может помочь ускорить процесс заживления.

Типы гидрогелевых повязок

Гидрогели доступны в трех формах:

Аморфный гидрогель — сыпучий гель, расфасованный в тюбики, пакеты из фольги и аэрозольные баллончики. Эти гидрогели представляют собой бесформенные составы из воды, полимеров и других ингредиентов, предназначенные для увлажнения сухой раны и поддержания влажной среды для заживления.В отличие от других типов, эта вязкая (толстая) повязка течет свободно и часто может проникать в укромные уголки и трещины глубоких ран и проколов. Хотя это самый гибкий аморфный гидрогель, его часто необходимо покрывать вторичной повязкой, чтобы он оставался на месте и оставался полезным на поверхности раны.

Пропитанный гидрогель — аморфный гидрогель, пропитанный марлевыми подушечками, неткаными губками и / или марлевыми полосками. Пропитанный гидрогель можно уложить в глубокую или неровную рану или положить на рану.Этот тип гидрогелевой повязки часто необходимо закрывать вторичной повязкой, чтобы покрыть всю рану и обеспечить полную защиту.

Листовой гидрогель — гель суспендирован внутри тонкой волокнистой сетки. Такая повязка может перекрывать неповрежденную кожу и, как правило, не причиняет вреда. Листы обычно можно разрезать, чтобы они соответствовали уникальной форме раны, и поставлялись с клейкими краями и без них. Они очень удобны, проницаемы и в зависимости от их состава могут поглощать различное количество дренажа.Они не прилипают к ране, поэтому их легко удалить.

Каковы преимущества использования гидрогелевых повязок?

Гидрогелевые повязки создают влажную среду заживления, которая способствует аутолитической очистке, эпителизации и грануляции раны. Увеличивая содержание влаги, гидрогели обладают способностью очищать и удалять некротические ткани с поверхности раны. Благодаря высокому содержанию воды эти повязки обладают охлаждающим эффектом, который может облегчить боль в течение нескольких часов.Поскольку гидрогели не прилипают к раневым поверхностям, дискомфорт от смены повязок также уменьшается. Эти повязки можно использовать при наличии инфекции.

Раны, на которые может помочь гидрогелевая повязка, включают:
Сухие или слегка влажные раны
Ссадины или незначительные ожоги
Радиационные повреждения кожи
Частичные и полнослойные раны
Раны с шелушением, струпом или грануляцией
Болезненные раны

Процесс заживления ран — это сложная серия событий.