что такое гидрогель

Что такое гидрогелевые повязки и как ими пользоваться?

Бытовые секреты

Гидрогелевые повязки представляют собой набухшие в воде полимерные материалы, которые способны поддерживать четкую трехмерную структуру. Гидрогель — первый разработанный биоматериал, предназначенный для лечения организма человека.

Эти повязки изобрели уже более 60 лет, но для многих пациентов они по-прежнему остаются чем-то непонятным. Существует несколько типов гидрогелей, но преимущества каждого могут значительно различаться. Самые известные виды — это аморфный и импрегнированный гидрогель, а также гидрогелевая пластина.

Гидрогелевые повязки — отличный способ обеспечить увлажнение раны. Перевязочные материалы на основе гидрогеля особенно полезны при сухих ранах, тогда они действуют достаточно быстро, охлаждают рану и облегчают болевые ощущения до шести часов.

Гидрогель создает влажную среду на поверхности раны, из-за чего упрощаются общие процессы заживления, такие как грануляция, эпителизация и удаление избыточных мертвых тканей.

К тому же эти повязки дают прохладное ощущение, что облегчает боль в течение как минимум шести часов. По сравнению с обычными марлевыми повязками дискомфорта и риска заражения при смене повязок практически нет, к тому же рана постоянно увлажнена.

Гидрогель – что это за материал?

Гидрогели уникальны, как класс материала. Они состоят из самонесущей, раздутой водой трехмерной (3D) вязкоупругой сети, которая позволяет диффузию и прикрепление молекул и клеток.

Тем не менее, гидрогели только недавно привлекли большое внимание для применения в самых разнообразных биомедицинских целях, таких как клеточная терапия, заживление ран, регенерация хрящей и кости и длительное использование лекарств.

Их полезные свойства напрямую связаны с их биосовместимостью и сходством физических свойств с человеческими тканями.

Гидрогели представляют собой полимерные матрицы, которые набухают, но не растворяются в краткосрочной перспективе в воде. Свойства набухания обусловлены высокой термодинамической близостью этого класса материалов с самим растворителем.

В последние годы эта характеристика в сочетании с высокой универсальностью и приспособляемостью материала привела к глубокому исследованию и эксплуатации гидрогелей.

Гидрогели легко устанавливают равновесие с жидкостью и температурой их окружения для приобретения определенной формы. Именно поэтому вариаций гидрогелей множество.

Они различаются в зависимости от концентрации, структуры, функциональности сшивающих агентов, используемых в производстве гелей. Многие новые гелеобразные материалы были разработаны и протестированы для достижения различных целей в областях электроники, биомедицины, биотехнологий и даже защиты окружающей среды.

История гидрогелей

Впервые слово «гидрогель» появилось в 1894 году. Но тогда описанный материал не был гидрогелем в нашем понимании. Это был коллоидный гель, изготовленный из неорганических солей.

История самого термина постоянно менялась. Во всяком случае, первый сшитый сетевой материал, который появился в литературе и был описан с типичными гидрогелевыми свойствами, был гидрогелем полигидроксиэтилметакрилатом.

Его разработали гораздо позже, в 1960 году, с амбициозной целью его  использования в постоянном контакте с тканями человека. С тех пор исследования по гидрогелям для биомедицинских применений начали расти, особенно начиная с 70-х годов.

Первое поколение гидрогелей имело широкий диапазон процессов сшивания, включающих химические модификации мономера или полимера. Основная цель заключалась в разработке материала с высоким набуханием, хорошими механическими свойствами и относительно легким применением.

Второе поколение материалов уже было способно реагировать на специфические стимулы, например, изменения температуры, рН и концентрации определенных молекул в растворе. Эти свойства использовали для полимеризации материала и быстрой доставки лекарственного средства в рану.

Наконец, третье поколение гидрогелей представляет собой сложные комплексные материалы. Начали разрабатывать так называемые «умные гидрогели» — полимерные матрицы с широким спектром настраиваемых свойств.

В 1980-х годах ученые включили природные полимеры, такие как коллаген и хрящ акулы, в гидрогели для лечения ожогов. Сейчас и природные и синтетические гидрогели представляют собой большой интерес для использования не только в медицине, но и в области тканевой инженерии в качестве матриц для восстановления и регенерации разных тканей и органов.гидрогелевая повязка

Что такое гидрогелевые повязки?

Они были разработаны для урегулирования обмена жидкости на раневой поверхности. Соединения из гидрогеля, которые помогают в заживлении слоев кожи, вен и тканей, заменяются натрием и другими выделениями из раны.

Хотя гидрогели изготавливают из различных соединений, они обычно состоят из приблизительно 90 — 99% воды, которая суспендирована в гелевое основание, при этом обеспечивает соответствующее количество влаги для скорейшего заживления раны.

Некоторые гидрогелевые повязки обладают охлаждающим эффектом, что уменьшает любую боль. Благодаря форме геля повязки можно дополнительно использовать для имитирования плоской поверхности тканей, заполнения «мертвого пространства» или более глубоких участков ран, которые в ином случае очень трудно лечить.

Такие гели содержат по своей молекулярной емкости жидкости в 500 раз больше своего размера. Кроме непрерывного увлажнения и охлаждающего эффекта они служат неким барьером для защиты раны от воспаления и размножения бактерий.

Гидрогель еще используется в тканевой инженерии, гидрогелевых имплантатах, контактных линзах и гигиенических продуктах.

К потенциальным применениям всех видов гидрогелей еще относят синтетический внеклеточный матрикс, имплантируемые устройства, биосенсоры, материалы, контролирующие активность ферментов и прочее.

Для каких ран подходят гидрогелевые повязки?

Удерживая влагу в ране, гидрогелевые повязки помогают защитить организм от инфекции и способствуют эффективному заживлению.

Они не слишком выгодны для ран с большим количеством экссудата (выделения жидкости), но весьма полезны при других повреждениях, как:

  • слабые ожоги (1 — 3 стадии);
  • болезненные раны;
  • поверхностные раны;
  • глубокие раны;
  • лучевые повреждения кожи;
  • сухие и обезвоженные раны;
  • ссадины;
  • раны с небольшим количеством экссудата;
  • раны со струпом и некротическими тканями;
  • раны с развитием гранулированной ткани.

В большинстве случаев гидрогелевые повязки необходимо прикреплять к телу медицинскими пластырями или поверху заматывать сперва целлофановой пленкой, а потом бинтами, поскольку они легко сползают с ран.

Рекомендуется менять гидрогелевую повязку не реже, чем каждые четыре дня. Чтобы не повредить слабые ткани ее не прикрепляют пластырями слишком близко к повреждению.

Если ожоги сопровождают гноением, то повязки меняют каждый день и физиологическим раствором очищают рану. Только после этого прикрепляют новую повязку.

В большинстве случаев другие лекарства в виде мазей и кремов на рану не наносят, но в любом случае лечение происходит по указаниям врача.

Всегда помните общие меры предосторожности при снятии повязки: мойте руки, надевайте перчатки и снимайте повязку сразу после ее открепления, чтобы она не скользила по ране.

Не пользуйтесь гидрогелевыми повязками, если рана чрезвычайно влажная или выделяется сильный экссудат.гидрогелевые повязки

Чем отличаются гидрогели?

Гидрогели можно разделить на две разные категории: природные и синтетические. К природным гидрогелям относят коллаген, фибрин, декстран, гиалуроновую кислоту, матригель и производные природных материалов, таких как хитозан, альгинат и другие волокна.

Они остаются наиболее физиологическими гидрогелями, так как являются компонентами внеклеточного матрикса. Однако два основных недостатка природных гидрогелей заключаются в том, что их окончательную микроструктуру и свойства трудно контролировать.

Во-первых, их механические свойства и зависимость от условий полимеризации или гелеобразования часто плохо понимаются производителями. Во-вторых, из-за их природного происхождения (фибриноген крупного рогатого скота, хвостовой коллаген крысы) их состав от одной партии к другой может значительно варьироваться.

Синтетические гидрогели, такие как поли диакрилат, поли акриламид, поливиниловый спирт, являются более воспроизводимыми, хотя их конечная структура также зависит от условий полимеризации, поэтому требуется строгий контроль температуры окружающей среды.

Вообще, синтетические гидрогели обеспечивают большую гибкость при настройке химического состава и механических свойств. Производители гидрогелей могут изменять концентрацию или молекулярную массу исходных веществ, изменять процент сшивающих агентов.

Гидрогели могут быть химически стабильными или могут разрушаться, в конечном итоге распадаться и растворяться. Их называют «обратимыми» или «физическими» гелями, когда сети удерживаются вместе молекулярными пучками или вторичными силами.

Когда полиэлектролит объединяется с многовалентным ионом противоположного заряда, то образуется физический гидрогель, известный как ионотропный гидрогель, например, альгинат кальция.

Гидрогели называются «перманентными» или «химическими», если они похожи на ковалентные сети без сшивки.гидрогелевая пластина

Виды гидрогелевых повязок

Хотя существует большое разнообразие гидрогелей, разделяют три основных типа:

  • Гидрогелевый лист или пластина.

В этих повязках гидрогель, подвешенный внутри тонкой сетки волокон, которая может накладываться на кожу и при этом не вредить ей. Однако, если лист и прилипает к поверхности кожи, ее обрабатывают перекисью водорода, тогда пластина отходит легко.

Такие листы продают в нескольких размерах, их можно разрезать в соответствии с формой раны.

  • Пропитанный или импрегнированный гидрогель.

Его получают добавлением гелевого соединения в марлевую подушку, губчатую веревку, марлевые полоски, салфетки или другие тканевые полотна и пластыри. Этот вид повязки часто накрывают вторичной повязкой, которая покрывает всю рану, чтобы обеспечить полную защиту.

  • Аморфный гидрогель.

В отличие от предыдущих двух типов, эта повязка является наиболее гибкой и свободной в применении. Хотя гидрогель довольно вязкий с толстым слоем, он может затекать не только в глубокие раны, но и в укромные уголки и трещины обычных царапин.

Его нужно покрывать вторичной повязкой, чтобы он оставался на поверхности раны и не вытекал с нее. Аморфный гель продают в баллонах, шприцах, тюбиках и даже пакетах из фольги.

В каких сферах возможно применение гидрогелей?

  • Подгузники

Гидрогелевые повязки не единственное применение гидрогеля. Учитывая тот факт, что многие проблемы со здоровьем связаны с массовым использованием одноразовых подгузников, то гидрогелевые повязки в основе памперса могут стать прекрасной альтернативой.

Более 95% подгузников во всех странах одноразовые, а мнения о тканевых подгузниках все еще остаются противоречивыми. Известно, что многие химические вещества, используемые при производстве памперсов, такие как ароматы, герметичные материалы и суперадсорбирующие полимеры способствуют развитию некоторых заболеваний: от астмы и до мужского бесплодия или даже рака яичек.

Интересным применением гидрогеля является производство суперадсорбирующих подгузников, обладающих свойствами высыхания даже после значительной адсорбции жидкости.

Этот материал не действует как губка, неустойчиво захватывая жидкость в своих порах, вместо этого он сохраняет воду и другие растворители, одновременно используя лишь значительное количество воды.

Развитие гидрогелесодержащих подгузников за последние два десятилетия сократило огромное количество дерматологических состояний, связанных с длительным контактом кожи с влажными тканями (источник).

  • Парфюмерия

В последние годы появилось множество патентов, описывающих технологии доставки летучих соединений. Наиболее значимые запатентованные изобретения в этой области имеются у компании Procter & Gamble. Именно они впервые начали обрабатывать ароматизаторы в циклодекстриновых комплексах.

Сейчас разрабатывают устройства, способные медленно распределять ароматы в окружающую среду. Особая роль в этом процессе снова приходится гидрогелям, а именно их свойствам набухания, благодаря которым высвобождение запаха духов сопровождается динамической силой набухания полимера при его смачивании.

  • Косметология

Косметическая промышленность — это рынок, постоянно расширяющийся по предлагаемым продуктам.

Самый важный параметр для одобрения применения веществ в косметических продуктах – это индекс первичного раздражения, одинаковый как для глаз, так и для кожи.

Учитывая, что большинство гидрогелей, используемых в этой области, пригодны для культивирования клеток и других биомедицинских применений, неудивительно, что их индекс раздражения является одним из самых низких.

Именно поэтому сейчас при относительно небольших инвестициях компании выпускают на рынок новые косметические продукты на основе гидрогелей. Это гидрогелевые маски – те же гидрогелевые повязки, только по форме они безупречно покрывают все лицо.

Как правило, их изготавливают с использованием коллагена, гиалуроновой кислоты или поливинилпирролидона. Эти маски быстро увлажняют кожу, восстанавливают ее эластичность и противодействуют старению.

Особенно полезно их использовать после агрессивных косметологических процедур, вроде химического пилинга, лазерной шлифовки, дермабразии и прочего. Гидрогелевые повязки прекрасно размягчают и рассасывают корку, которая образовывается на коже после этих процедур.

  • Поливальные гранулы для растений

Еще одно простое применение гидрогелей — это порошки полиакриламида, используемые в качестве долгосрочного резервуара воды для роста растений. В таких материалах оптимизирована способность высвобождения воды вместо ее удержания.

  • Пластическая хирургия

Гидрогель считается хорошим материалом для применения в непосредственном контакте с человеческим телом из-за его внеклеточных матрично-подобных свойств.

В качестве примера можно привести гиалуроновую кислоту. На протяжении многих лет она считается панацеей в области наполнения тканей.

Разработка новых биосовместимых гидрогелей позволит даже заменить силиконовые протезы для увеличения размера и формы груди.

  • Очищение воды

Благодаря схожести гидрогелей с водой их можно использовать двумя различными способами для очищения воды.

1) Они подходят в качестве держателя микроорганизмов путем их инкапсуляции внутрь различных материалов-носителей. Хлорелла и Спирулина являются наиболее часто используемыми водорослями.

Эти микроорганизмы уже давно используют для удаления загрязняющих веществ из воды. Идея состоит в удержании бактерий внутри сетки гидрогеля, а они, следовательно, будут защищать от вредных бактерий и очищать воду.

2) Модификация гидрогелей, что позволит им захватывать и удерживать загрязняющие вещества внутри сетей. Таким образом, возможно даже захватывать ионы тяжелых металлов.

  • Гидрогели как мягкие контактные линзы

Основная из всех причин развития гидрогелей – это контактные линзы, ведь они не только корректируют зрение, у них есть и другие функции. Наиболее используемым полимером, используемым для производства мягких контактных линз, является силикон в форме гидрогеля, обладающий отличной проницаемостью кислорода.

Возможно применение таких линз для лечения глазных инфекций. Только около 5% лекарств, вводимых глазными каплями, биодоступны, при этом в настоящее время глазные капли составляют более 90% всех офтальмологических лекарств.

Биодоступность офтальмологических препаратов можно улучшить с помощью офтальмологической доставки лекарств на основе мягких контактных линз. Для этого уже было исследовано несколько полимерных гидрогелей для обычных контактных линз с поглощением и высвобождением офтальмологических лекарств.

За последние десятилетия был достигнут значительный прогресс в области гидрогелей как функциональных биоматериалов. Гидрогелевые повязки представляют особый интерес, поскольку с их применением стало возможным лечение опасных ран, в том числе и ожогов, дома, а не в стационаре.

Хотя гидрогелевые повязки сейчас купить и не проблема, их потенциал еще до конца не изучен. Эти материалы прекрасно себя зарекомендовали в контактных линзах, гигиенических продуктах, ранозаживляющих средствах и даже в тканевой инженерии.

Добавить комментарий

16 − 3 =