Os hidrogéis são, em sua maioria, materiais poliméricos compostos por cerca de 90% de água, com estrutura tridimensional de ligações cruzadas, que permite a absorção de ainda mais água/solventes, pela sua afinidade com a estrutura.
Estes materiais são o resultado da união dos polímeros convencionais e dos géis, que leva a união das propriedades de solubilidade em água, presente nos polímeros não reticulados, e da forte interação intermolecular das cadeias, presente nos géis, tornando o material resultante em um produto com a característica de solução polimérica sem conexões de cadeias permanentes, permitindo a sua expansão a partir do contato com o solvente, sem a perda de formato.
Classificação e métodos de produção.
Existem diversas técnicas de produção de hidrogéis, que dependem principalmente da aplicação destinada para a determinação. Algumas delas são:
- Produção pela radiação:
Neste método, a solução de polímero e água é posicionada no molde, que dará formato ao produto, onde é embalado e submetido a irradiação, em um acelerador de elétrons ou uma fonte de raios gama de Cobalto-60. Nesta técnica, enquanto a reticulação das cadeias poliméricas acontece sua esterilização também é alcançada, o que torna ideal para aplicações em medicina.
Algumas características do hidrogel produzido dessa forma são a insolubilidade, a capacidade de reter e absorver muita água sem alterar sua forma e a sua permeabilidade de gases.
- Baseado na cadeia polimérica:
Aqui, a preparação vai ser baseada na categoria de cadeia polimérica que vai compor o material, dentre possibilidades os homopolímeros, copolímeros e os polímeros de cadeia interpenetrada.
Os homopolímeros são os que apresentam apenas um tipo de monômero na sua cadeia, os copolímeros são formados por dois ou mais tipos de monômeros e os de cadeia interpenetrada são produzidos pela expansão de géis em uma solução com um outro tipo de monômero, levando a reticulação do segundo na cadeia do primeiro pelo entrelaçamento das cadeias. É importante ressaltar que para os objetivos dos hidrogéis, ao menos um dos polímeros presentes nas cadeias devem apresentar característica hidrofílica, para que a afinidade com a água e solventes seja alcançada.
- Baseado na carga iônica:
São avaliados os grupos laterais presentes nas cadeias poliméricas, podendo apresentar carga neutra, positiva(cátion) ou negativa(ânion), que leva a diferentes propriedades no produto final, que dependem da forma como o hidrogel reage à interação com a solução que ele será inserido.
- Estrutura do Hidrogel:
Divididos entre físicos(temporários) e químicos(permanentes). Os primeiros, formados por interações físicas, apresentam as cadeias poliméricas mantidas unidas, por interações e forças intermoleculares, resultando em uma estrutura não homogênea, principalmente pela interação de regiões hidrofóbicas, que repelem a água, e regiões iônicas que possuem afinidade com água. Os segundos, obtidos por reações de reticulações químicas, apresentam a rede polimérica estabilizada por ligações físicas e ligações covalentes, também resultando em hidrogéis não homogêneos.
- Pela forma física do produto:
Estes materiais podem ser produzidos com diferentes resultados, como na forma de pó, pellets, matrizes prensadas, micropartículas, revestimentos, membranas, entre outros.
- Composição do polímero:
E, ainda, se os polímeros que compõem o hidrogel são naturais, sintéticos ou de combinação de ambos, que neste caso se torna importante quando avaliamos a possibilidade de inserção no organismo humano, que pode ou não gerar reações adversas.
Quais são suas aplicações?
Entre as aplicações mais conhecidas, podemos citar:
- Uso tópico em tratamento de queimaduras e ulcerações de pele;
- Na liberação controlada de drogas, incorporadas à sua composição;
- Na resposta específica às mudanças de condições ambientais, como mudança de pH, temperatura e campo elétrico;
- Liberação controlada de produtos químicos;
- Lentes de contato;
- Preenchimento de estruturas ósseas;
- Substratos para cultura de células;
- Baterias;
- Sensores.
Quais são as vantagens da sua utilização?
As vantagens, principalmente para aplicações médicas, tornam os hidrogéis materiais muito interessantes, e entre as principais podemos citar:
- Atoxicidade;
- Capacidade de aumentar significativamente seu volume (e manter armazenados os líquidos);
- Estrutura que pode ser construída semelhante a de tecidos vivos;
- Consistência flexível;
- Alta permeabilidade;
- Facilidade de construção de diferentes formas;
- incorporação de diversos componentes, como produtos químicos e fármacos, em sua composição;
No que a EngeMat Soluções pode te ajudar?
Como vimos, os Hidrogéis ampliam as possibilidades de aplicação e nós, como engenheiros de materiais, realizamos podemos te ajudar a produzi-lo e utiliza-lo, verificando as características, indicando os melhores locais de aplicação, avaliando possíveis mudanças e até mesmo indicando uma nova seleção de material, a partir das análises realizadas.
A EngeMat está localizada no CEFET-MG, um dos maiores centros federais do país. Temos laboratórios especializados em estudos de materiais cerâmicos, poliméricos, metálicos e biomateriais disponíveis para realização de ensaios diversos e a colaboração de doutores e especialistas prontos para nos auxiliarem na realização dos experimentos. Realizamos consultoria com preços abaixo do mercado, e com a excelência garantida pela riqueza de recursos contida na universidade.
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Por: Thauane Maia
Referências:
Materiais Poliméricos: Hidrogéis – Portal Educação (portaleducacao.com.br)