Улучшение развития растений происходит естественным, экологичным путем, без применения каких-либо стимуляторов роста, цветения и тд. Меняются только сами условия его произрастания.

Гидрогель не является «химией» (в общепринятом выражении), так как не выделяет никаких веществ в почвенный раствор (не растворяется и ничего не вымывается из его матрицы). Поэтому он не оказывает влияния на химический состав растений.

По окончании срока действия он полностью разлагается самой обычной почвенной микрофлорой. Продукты разложения абсолютно безопасны: аммоний, CO2 и вода.

Поделитесь с друзьями:

Гидрогель РУ разделы сайта:

виды, инструкция по применению и способы приготовления

Каким бывает гидрогель?

Сразу расставим точки над «i». На рынке товаров для сада и огорода часто можно встретить так называемый аквагрунт, продающийся в виде разноцветных гранул, которые при набухании превращаются в яркие прозрачные шарики. Продавцы зачастую называют его гидрогелем, тем самым приписывая аквагрунту полезные свойства «садового помощника» и вводя в заблуждение доверчивых покупателей.

Аквагрунт обладает лишь декоративными качествами. Его нельзя использовать для выращивания растений, но можно создавать композиции, например, поместив вместо воды в вазу со свежими цветами разноцветные шарики.

«Правильный» гранулированный гидрогель в сухом виде представляет собой мелкую белую крошку. Твердые крупинки имеют разную форму, а после того, как впитают влагу, увеличиваются в 200-300 раз и трансформируются в зернистую желеобразную массу. Такой гидрогель применяют как субстрат или вносят в грунт: корешки растений проникают в гелевый «резервуар» и берут столько влаги, сколько необходимо. При этом вода в геле не застаивается и не испаряется.

Жидкий гидрогель в наших краях применяется не так часто. До «приготовления» он выглядит так же, как и обычный гидрогель, но после добавления воды не разбухает, а растворяется в ней. В жидком гидрогеле смачивают семена перед посевом для ускорения всхожести сеянцев. А вот проращивать семена в нем не стоит: жидкий гидрогель обволакивает семя, затрудняя доступ кислорода.

Виды гидрогеля

Существуют два основных вида гидрогеля, которые отличаются своим составом, плотностью, внешним видом и имеют разные сферы применения.
Мягкий бесцветный полимер служит для увлажнения корневой системы растений и действует как разрыхлитель почвы. Гидрогель обладает желеобразной структурой, поэтому корни, проникая в гранулы, легко впитывают воду и растворенные в ней микроэлементы. Таким образом с помощью этого полимерного материала можно удлинять периоды между поливом растений.

В процессе поглощения воды гидрогель увеличивается в объеме в 10–15 раз, благодаря чему может удерживать большое количество влаги (10 г гранул удерживает до 2 литров воды), которую по мере необходимости постепенно отдает корням растений. При этом корни растения не загнивают от переувлажнения, так как излишки воды абсорбируются полимером.

Аквагрунт – это гидрогель, имеющий более плотный состав, он выпускается в виде цветных гранул разнообразной формы (шариков, кубиков, пирамидок).

Так как структура такого полимера более плотная, то поглощение влаги у него происходит сложнее. Такие кристаллы используются в основном как временный грунт или в декоративных целях в виде наполнителя для комнатных цветов.
Использовать гидрогель для растений можно неоднократно, достаточно хорошо его просушить. Несмотря на то что с течением времени (через 1 – 1,5 года) декоративные качества этого полимера ухудшаются, способность впитывать и удерживать воду сохраняется. Поэтому по окончании срока эксплуатации (5 лет) полимер смешивают с почвой, где в течение еще нескольких лет он продолжает выполнять свои функции, а затем распадается на экологически чистые компоненты (углекислый газ, воду и аммоний).
Полимер не токсичен и свои свойства может сохранять в почве при низких и высоких температурах в течение 5 лет. Гидрогель для растений не представляет вреда, так как для его производства используется экологически чистый материал (полиакриламид), в котором отсутствуют условия для размножения вредных микроорганизмов.

Свежие записи

Бензопила или электропила — что выбрать для сада? 4 ошибки при выращивании томатов в горшках, которые совершают почти все хозяйки Секреты выращивания рассады от японцев, которые очень трепетно относятся к земле

Плюсы и минусы гидрогеля

Как и у всего в мире, у гидрогеля есть свои преимущества и недостатки. Начнем с плюсов:

• всхожесть ускоряется, рассада вырастает на 1-2 недели быстрее, чем при выращивании в грунте без гидрогеля, а урожай увеличивается;
• если вымочить гранулы в жидком удобрении, растения получат долговременную полезную подпитку;
• грунт с примесью гидрогеля сохраняет рыхлую структуру, а значит, корням растений в нем, как говорится, дышится легко и свободно;
• в открытом грунте (при внесении в почву гидрогеля) приживаемость саженцев составляет 95-98%, а посеянный газон сохраняет декоративность на протяжении всего сезона;
• экономическая выгода: на 1 л почвы расходуется всего 0,8-1,6 г сухого вещества.

А теперь – о минусах гранулированного гидрогеля:

• в нем нельзя проращивать семена с твердой кожистой оболочкой: душистый горошек, бобы, фасоль;
• при длительном воздействии солнечных лучей на гидрогеле может появиться плесень;
• выращивать растение в чистом гидрогеле можно не более 2 лет, после чего его необходимо заменить.

Как видите, достоинств у этого чудо-геля намного больше, чем недостатков, так почему бы не испытать его на практике?

Виды и химический состав гидрогеля

Гидрогель состоит из гранул, расфасованных в герметичные пакеты. Материал мелкой фракции применяется для проращивания семян, покрупнее – добавляется в землю. Цвет и калибр не оказывают влияния на свойства. В продаже можно встретить несколько видов геля для растений:

• Шарики, которые становятся мягкими при контакте с жидкостью. Они не повреждают корни растений, позволяют уменьшить частоту полива, оптимальны для проращивания и укоренения черенков.
• Грубые цветные фракции различной формы. Предназначены для декорирования.
• Полностью растворяемые в воде. Применяются для обработки семян перед посевом.

Ценным свойством этого вещества является способность максимально вбирать влагу и постепенно выделять ее в окружающую среду. Так, 1 г сухих гидрогранул может поглотить до 300 мл жидкости.

Как использовать гидрогель?

Есть несколько сфер применения гидрогеля в выращивании растений:

Проращивание семян

Намокший гидрогель измельчите до однородности и выложите слоем толщиной 3 см на дно прозрачной емкости. Семена слегка вдавите в гелевую массу и накройте контейнер полиэтиленовой пленкой. Ежедневно поднимайте пленку для удаления конденсата.

Используя гидрогель, следите за тем, чтобы гранулы не просыпались на пол или на садовую дорожку, иначе появится риск поскользнуться на разбухшем геле.

Выращивание рассады

К 4 частям грунта добавьте 1 часть сухих гранул гидрогеля и всыпьте почвенную смесь в емкости для рассады, не досыпая 0,5-1 см до края. Затем посейте семена на рассаду как обычно, полейте водой.

При желании можно посеять семена сразу в готовый гидрогель, но в таком случае в фазе семядольных листьев вам придется пересадить сеянцы в почвенную смесь. Делайте это аккуратно, не очищая корешок от гранул.

Где можно приобрести гидрогель?

Аграрный гидрогель подходит как для применения в открытом грунте (ОГ), так и в защищенном – горшках, контейнерах, кашпо и т.п. С успехом применяется в комнатном цветоводстве. В ОГ – становится огромным подспорьем при закладке газонов и альпийских горок, посадке деревьев, кустарников, цветников. Особенно видимый эффект сохранения воды в капсулах гидрогеля проявляется при его внесении в уличные и балконные контейнеры. Зачастую полива 1-2 раза в неделю в этом случае бывает достаточным, чтобы полностью сохранить декоративность цветочных композиций.

Разбухший гидрогель смешивают с землей в посадочных емкостях.

Гидрогель нашел свое применение и при выращивании рассады, особенно – в промышленных масштабах. В рассадных емкостях просыхание почвы происходит очень быстро, а гидрогель позволяет замедлить процесс окончательной потери влаги.

Смешав гидрогель с почвой в рассадной емкости, можно значительно ускорить развитие рассады.

Интересным является и вариант проращивания семян в гидрогеле. Набухшие гранулы являются отличной увлажненной средой, стимулирующей проклевывание ростков из семян.

Проращивание семян на гидрогеле.

Закладку гидрогеля лучше всего выполнять до высадки растений, то есть во время подготовки почвы в горшках, на грядках, в саду, в цветниках.

При посадке

Гидрогель вносят в почву из расчета 1 г сухого вещества (примерно ¼ ч.л.) на 1 л почвы. Или же 1 часть разбухшего геля на 5 частей почвы (соотношение 1:5). Эти нормы применимы для комнатных и садовых растений, растущих в контейнерах, а также для рассады.

Сухой гидрогель заливают водой на час (можно увеличить время замачивания, ничего не испортится). Гель набухает, после чего воду можно слить.

Гидрогель впитал воду и стал похож на желейные кусочки неправильной формы.

Смешивают набухший гидрогель с грунтом. Главное, равномерно распределить кусочки геля, иначе некоторые участки почвы останутся без резервных капсул с водой.

В подготовленный грунт высаживают растения.

Гидрогель равномерно распределяют в горшке, смешивая с почвой.

Через 10-14 дней корни прорастут в капсулы гидрогеля, после чего количество поливов снижают в 2-6 раз (в зависимости от температуры и места содержания).

Под посаженные растения

Существует также возможность вносить гидрогель в горшки к уже высаженным растениям. Для этого по всей поверхности почвы карандашом или палочкой делают проколы и на дно лунок засыпают сухой гидрогель. Выполняют полив. Если часть гидрогеля после этого выдавится на поверхность, можно присыпать его сверху грунтом на 1-2 см.

При посадке

При подготовке почвы под грядки, цветники, газоны, выполняют внесение гидрогеля в сухом виде с последующим поливом. При этом берут 25-100 г сухого вещества на 1 кв. метр поверхности.

Почву перекапывают, вносят сухой гидрогель и перемешивают. Для растений с поверхностной корневой системой гидрогель вносят на глубину около 10 см. Если корневая заглубленная, то глубину внесения гидрогеля увеличивают – до 20-25 см. После чего почву обильно поливают. Так как гидрогель вбирает воду и сильно увеличивается в объеме, почва после полива приподнимается.

Удобно также вносить гидрогель в посадочную лунку в расчете 1 часть геля на 5 частей почвы (1:5). Для этого сухой гидрогель предварительно заливают водой, дожидаются его набухания. Выкапывают посадочную лунку, на ее дно выкладывают разбухший гель и перемешивают его с почвой. Можно выполнять смешение послойно: слой гель, слой – почва и т.д. Сверху устанавливают корни саженца, засыпают их смесью почвы с гидрогелем.

Внесение гидрогеля в посадочную лунку под корневую систему саженца.

В этом случае в середине проекции кроны дерева или куста делают проколы на 15-20 см в глубину. Для этого можно использовать вилы, арматуру и т.п. Сухой гель засыпают на дно лунок, присыпают почвой. Обильно поливают водой. Желательно повторить полив через 40-50 мин.

Другой способ: разбухший гидрогель можно подмешать к верхнему слою грунта вокруг растения. Предварительно замачивают гель в воде и смешивают его с грунтом вокруг растения – на глубину, на которую позволит разросшаяся корневая система. Желательно делать это руками, аккуратно, чтобы не разорвать корни.

Вспомним еще один вариант применения полимерных капсул – проращивание семян на чистом гидрогеле. Этот способ не числится в списке у производителей гидрогеля, однако активно применяется цветоводами.

Предварительно гидрогель размачивают, затем сливают лишнюю воду, а оставшуюся массу перетирают через сито или, как вариант, измельчают в блендере. Получившийся однородный «кисель» распределяют по дну неглубокой широкой емкости слоем 1-2 см. Сверху выкладывают семена, немного придавливая их зубочисткой или спичкой.

Проращивание семян на чистом гидрогеле.

Цветы в гидрогеле не страдают от засухи. Увеличиваются интервалы между поливами в 2-6 раз. Садовые растения, растущие в контейнерах на балконе или улице, можно оставить без полива, в среднем, на неделю. А комнатные – на 2-3 недели (в зависимости от времени года и температуры в помещении).

Гидрогель способен удерживать питательные вещества (удобрения), не позволяя им вымываться из почвы.

Избыточную воду гидрогель впитывает, освобождая поры аэрации. Корни растения свободно дышат, а вода не застаивается.

Гидрогель улучшает условия существования растения, ускоряя темпы роста, способствуя цветению и плодоношению.

Гидрогель способствует повышению устойчивости растения к стрессам и инфекционным заболеваниям.

Полимер полезен на открытом и закрытом грунте, эффективен для комнатных цветов. Практикуется несколько методов применения гидрогеля для растений:

1. как субстрат для проращивания и обработки семенного материала и черенков;
2. в качестве добавки к почве для поддержания влажности;
3. вносится в ямку при высаживании рассады в незащищенный грунт;
4. добавляется в ямы при высадке садовых деревьев и кустарников;
5. для оборудования элементов ландшафтного дизайна.

В зависимости от того, зачем нужен гидрогель, его используют сухим или увлажненным. Для растений в горшках и контейнерах оптимален замоченный полимер, для сада и огорода применяют сухое вещество. После поливки или дождя гранулы поглотят воду и долгое время будут питать ей растения. Доза вносимого геля зависит от качества грунта, условий высаживания и частоты полива.

Наиболее продуктивен гидрогель для комнатных растений. Это средство станет отличным решением при отсутствии возможности часто поливать домашние цветы. Гранулы кладут в лунки или перемешивают с почвой. Перед внесением полимер замачивают на час отстоянной водой, после оставшуюся жидкость надо слить, а готовые шарики замешать с землей и наполнить смесью горшок перед высадкой. Количество геля берут по 1 г на 200 мл.

Следует учитывать некоторые нюансы при работе с гелем:

• замачивать гранулы нужно только отстоянной или дистиллированной водой в соотношении 1 грамм сухого полимера на 300 мл;
• при высаживании в гидрогель корешки предварительно промывают. Размещать в субстрате росток нужно строго вертикально,
• полив осуществляется в 6 раз реже, необходимость в добавлении жидкости легко определить по немного осевшему гелю.

Эффектно декорировать интерьер можно при помощи аквагрунта для растений. Цветными гранулами различной формы наполняют различные прозрачные емкости, в которые можно размещать комнатные цветы или букеты. Размер и вид вазы зависит от корневой системы и высоты растения. Аквагрунт можно использовать как материал для выгонки луковичных цветов.

Полезный полимер продается в цветочных магазинах, садовых центрах, а также online-магазинах садоводства. Упаковки могут отличаться различной фасовкой от 10 грамм до нескольких килограмм.

Зная, как пользоваться гидрогелем, можно сэкономить время на поливе, оптимизировать уровень влажности в почве и обеспечить растению долгосрочное питание полезными элементами.

Гидрогели — инновации в лечении ран

Они нужны для оптимального заживления раны, проще говоря, чтобы зажило побыстрее, получше и наиболее безболезненно. Основное и главное свойство гидрогелей – это увлажнение раны. Гидрогели содержат по своей молекулярной емкости жидкости в 500 раз больше чем собственный размер. Удерживая влагу в ране, гидрогелевые повязки защищают раны от воспаления и размножения бактерий. Да и смена повязки становится безболезненной, ведь гидрогелевое покрытие не “присыхает” к раневой поверхности.

Из жидких гидрогелей чаще всего приходится сталкиваться гидрогелями Ликозоль, и версЛайф-Гель. Особенно они хороши при лечении свежих ожоговых ран. Благодаря испарению и моментальному охлаждению обожженного участка через 2–3 минуты после нанесения отмечается выраженное снижение боли. Антибактериальным эффектом обладает гидрогель Джеллесорб Ag+, в состав которого входит антимикробный агент, состоящий из ионов серебра и цеолита. В больничных условиях чаще всего применяются формоустойчивые гидрогелевые покрытия, такие как ДжеллеСорб и ДжеллеСорб Ag+, содержащего 60% воды. В повязке ДжеллеСорб гидрогелевый слой нанесён на полиуретановую плёнку. Такая повязка не приклеиваются к раневой поверхности, не вызывает раздражения, и ее наружная поверхность непроницаема для микроорганизмов и воды.

Преимущества и недостатки

Цветоводы имеют положительные моменты от применения полимерных гранул:

1. Удобный материал для длительной транспортировки растений.
2. Полимерный материал длительное время сохраняет влагу, так как поглощает её в 300 раз больше своего веса.
3. Всходы появляются быстрее, чем в обычном субстрате. Так как растение получает достаточное количество воздуха.
4. Ускоряется тем роста, цветения.
5. После пикировки сеянцы легко переносят пересадку.
6. Экономия удобрений. В гель добавляют их на 50% меньше.
7. Равномерное распределение жидких подкормок. Цветок получает питание в случае необходимости.
8. Гель впитывает влагу из почвы и переувлажнение, застой жидкости исключается. По мере просыхания грунта он отдаёт влагу.
9. Материал экономически выгоден.
10. Благоприятный микроклимат для растительного мира.
11. Свободный доступ воздуха корням.
12. Рассада не болеет, благодаря стерильности геля.

Гель в почве питает корни при её недостатке, регулирует структуру, плотную делает рыхлой, рассыпчатую, наоборот уплотняет.

При всех положительных особенностях, гидрогель имеет некоторые недостатки:

1. Не все цветы выращивают в полимере, например: семена с кожистой оболочкой, суккуленты.
2. Гранулы не используются многократно, так теряются свойства. Повторное применение возможно только в качестве влагоудерживающей добавки к почве.
3. Используя гидрогель для рассады, следует учитывать индивидуальные способности живых организмов.
4. Чтобы всходы не переохладились, следует поддерживать нужную температуру геля.

Не добавляйте сухие гранулы в горшок, при поливе они выдавят цветок. Гель негативно реагирует на солнечные лучи. Он может зацвести и позеленеть.

Особенности и преимущества

Гель выпускается в форме гранул или порошка. Продаётся в пакетированном или сухом виде. Это полимер, который хорошо впитывает воду, при этом он увеличивается в несколько раз.

В среднем 1 грамм такого продукта способен вобрать в себя практически стакан воды. По мере подсыхания грунта гель отдаёт корням воду. Считается, что гидрогель для цветов должен быть в виде шариков, но это не так. Изначально он был разработан в виде бесформенной субстанции.

Гидрогель для комнатных растений имеет как преимущества, так и недостатки. К числу достоинств можно отнести следующие аспекты:

• высокое влагопоглощение;
• возможность поддерживать оптимальный уровень влажности субстрата без частых поливов;
• экономичность;
• состав обеспечивает все нужные условия для раннего роста семян;
• гель сохраняет в себе все полезные микроэлементы и витамины, и постепенно отдаёт их грунту.

Однако такой продукт имеет свои недостатки, о которых следует знать, перед тем как использовать его для посадки комнатного растения. Минусы такого продукта следующие:

• в гидрогеле нельзя выращивать культуры, семена которых имеет кожистую оболочку;
• состав сочетается не со всеми цветами и культурами;
• нужно следить за температурой поверхности, на которой находится цветок с таким гелем, так как возможно переохлаждение.

Декоративной альтернативой гидрогелю является аквагрунт, который выпускается в разных формах и цветах. Он не добавляется в грунт, так как даже со временем такие шарики не разлагаются. Рекламные кампании наделили аквагрунт несвойственными ему способностями. В некоторых рекламных роликах указывалось на то, что растение можно выращивать непосредственно в аквагрунте, но это не так. Такого рода подмена и вызвала негативное отношение к аквагрунту.

Что такое гидрогель

Hydrogel — это прозрачное сыпучее вещество. Если его смешать с водой, оно впитает ее, многократно разрастаясь в размерах. 1 г вещества может втянуть в себя до 200 г воды! Но удерживают влагу гидрогелевые шарики (или кристаллики, кусочки — форма продукта бывает разной) недолго.

Спустя некоторое время они начинают понемногу ее отдавать. Этим и пользуются цветоводы и садоводы.

Его преимущества

• Если смешать гидрогель с почвой комнатных вазонов, их можно реже поливать. Также это средство выручит людей, отправляющихся в отпуск или командировку. Оно может обеспечить цветы жидкостью на 2, а то и 3 недели. Спустя это время вещество высохнет, и грунт можно поливать снова. Единственный нюанс: внести гидрогель нужно при пересадке/посадке, то есть заранее.
• Поливать растущие в гидрогелевой почве растения можно водой, смешанной с удобрением. Результат будет тот же: гидрогель впитает всю жидкость (став при этом чуть коричневым) и будет маленькими порциями «выдавать» ее цветам.
• Не обязательно останавливаться на комнатном цветоводстве — огородники и садоводы добавляют гидрогель в грунт на клумбах, грядках, газонах, защищая своих зеленых питомцев в засушливые месяцы.
• Это не одноразовая субстанция — цветоводы пользуются гидрогелем месяцы, а то и годы.
• Гранулы стерильные. В них изначально нет бактерий, вирусов и грибков. Также болезнетворные микроорганизмы не могут проникнуть в гидрогель, так что растения, растущие в нем, намного реже болеют.

Важно! Он не подходит некоторым домашним цветам. Опытные цветоводы не советуют выращивать в нем суккуленты, пустынные кактусы, орхидеи и некоторых представителей семейства Ароидные.

Зато те же орхидеи неплохо чувствуют себя в аквагрунте (о нем читайте ниже).

Есть ли у него недостатки

На одних сайтах пишут, что минусов множество, на других — что ни одного. Кто прав? Все!

Как так? Все просто: гидрогель действительно удобное и беспроблемное в применении вещество. Но в цветочных магазинах продается также аквагрунт, который не только покупатели, но также не слишком углубляющиеся в тему продавцы путают с гидрогелем. Вот с ним-то и возникает много проблем. Каких? Читайте ниже!

Выращивание рассады

Для выращивания рассады гелевые гранулы выбирают самого маленького размера, чтобы в результате получить более однородную субстанцию.

Принцип выращивания в гидрогеле прост. Небольшое количество гранул замачивают в воде, а затем по поверхности равномерно распределяют семена. Емкости с посеянными семенами прикрывают сверху пленкой, ставят в теплое место и ждут всходов. Для выращивании в геле подходят семена, которые прорастают на свету, например, лобелия или петуния.

Другой вариант – гранулы размачивают в воде, сливают лишнюю воду, а гелевую массу протирают через сито либо измельчают в блендере, чтобы получить однородный кисель. Затем гель раскладывают слоем в 1-2 см в небольшую плоскую емкость. Сверху равномерно разложить семена, придавив их сверху зубочисткой. А дальше по схеме: прикрыть пленкой, поставить в теплое место и дожидаться всходов. Когда семена прорастут и появятся первые листочки, ростки вместе с кусочками гидрогеля пикируют в почву.

Существенный плюс способа заключается в том, что при пикировке не повреждаются молодые корешки, поскольку сеянцы хорошо извлекаются.

Гидрогели для технических сфер применения – Тампомеханика

• Главная
• Гидрогели для технических сфер применения

ЧТО ТАКОЕ ГИДРОГЕЛИ ДЛЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СФЕР ПРИМЕНЕНИЯ

Суперабсорбенты / гидрогели также применяются и в различных промышленных сферах.

ПОЖАРОТУШЕНИЕ

Порошок огнетушащий гелеобразующий — (ПОГ) «Аквасин» предназначен для использования в виде геля (гидрогеля) при тушении пожаров класса «А».

ПОГ «Аквасин» при контакте с водой набухает и способен связать количество влаги, в сотни раз превышающее его собственную массу. Исходный материал представляет собой сухой порошок, который при смешивании с водой приобретает вид геля (гидрогеля).

ПОГ «Аквасин» предназначен для использования при тушении пожаров по классификации ГОСТ 27331, а также в качестве огне- и теплозащитного покрытия твердых горючих и взрывоопасных материалов для предотвращения их возгорания либо подрыва.

ПОГ «Аквасин» может быть использован для непосредственного тушения пожаров в зданиях и других сооружениях, природных лесных пожаров, пожаров подлеска, а также для защиты от воздействия огня и создания огнезащитного барьера, значительно снижающий угрозу повторного воспламенения.

ПОГ АКВАСИН — КАК РАБОТАЕТ

Огнетушащий состав с добавкой гидрогеля под действием температуры образует тонкую полимерную пленку, которая имеет высокую адгезию к горящей поверхности.

Образовавшаяся пленка препятствует стеканию огнетушащего состава (гидрогеля) с горящей поверхности. При этом поверхность изолируется от доступа кислорода, что локализует и ликвидирует очаги горения, т.е. повторного возгорания не происходит.

При использовании для тушения очагов пожара исключается повторное возгорание, даже при последующем воздействии открытым пламенем.

Связывая воду на молекулярном уровне, гель в 15 раз повышает охлаждающую способность воды. Одного литра концентрата достаточно для обработки лесного массива площадью 24-40 м².

ПОГ «Аквасин» является безвредным для человека и окружающей среды, не выделяет вредных веществ, предельно допустимые концентрации (ПДК) которых установлены в гигиенических нормативах ГН 2.2.5.1313-03.

На сайте ТампоМеханики можно более подробно ознакомиться с информацией о ПОГ «Аквасин» для тушения пожаров (там же можно скачать инструкцию по работе с данным продуктом).

НЕФТЕДОБЫЧА

Биополимеры применяются в нефтяной отрасли как реагенты для выравнивания фронта заводнения, в качестве буровых растворов, промывочных и тампонажных жидкостей, а также кольматантов (веществ, используемых для закупоривания пор внутри породы, возникающих на внутренних поверхностях буровых скважин).

В процессе бурения может происходить поглощение бурового раствора, когда закачиваемая в скважину промывочная жидкость, частично или полностью впитывается пластом. Подобная ситуация характерна для пористых пластов с повышенной проницаемостью. Превентивной мерой борьбы с подобным процессом являются материалы, упрочняющие ствол скважины.

Суперабсорбент / гидрогель «Аквасин» может применяться в качестве кольматанта, которые отвечают за сохранение бурового раствора в скважине за счет прекращения распространения трещин. Размер и количество кольматанта подбираются, основываясь на индивидуальных геолого-технических условиях бурения: проницаемость пласта, давление, размер поровых каналов.

ПЫЛЕПОДАВЛЕНИЕ

Вопросы подавления пыли напрямую связаны с экологической обстановкой и охраной окружающей среды.

Пыль образуется на различных этапах промышленной деятельности человека. Пылеобразование часто возникает на грунтовых дорогах, на строительных площадках, а также в различных отраслях промышленности.

Для минимизации попадания пыли в атмосферу, необходимо поддерживать определенную влажность верхнего слоя пылящих поверхностей, при которой уровень пылевыделения будет не существенен. Орошение водой оказывает кратковременное действие, поэтому для снижения запыленности атмосферы необходимо применять водные растворы гидрогеля.

«Аквасин-П», смешанный с водой, эффективно подавляет пыль и препятствует возникновению новой пыли за счет образования тонкой пленки на поверхности. Расход суперабсорбента при этом небольшой — 2,5г /м².

Предлагаем ознакомиться с дополнительной информацией о продукции ТампоМеханики для летнего и зимнего пылеподавления по следующим ссылкам:

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

6 Использование гидрогеля I Strouse

Прежде чем мы погрузимся в многочисленные применения этого исключительного вещества, давайте начнем с основ: «Что такое гидрогель?» Гидрогель представляет собой трехмерную сеть из гидрофильного полимерного материала, которая быстро впитывает и удерживает большое количество воды (или другой жидкости). Невероятно универсальные и экологически чистые, гидрогели многофункциональны в самых разных отраслях промышленности.

Гидрогели стали популярными в последнее время благодаря своим уникальным свойствам:
• Высокое содержание воды
• Мягкость
• Гибкость
• Биосовместимость с большинством клеток
• Химическое поведение
• Температурная чувствительность
• Относительно низкая стоимость

Структура гидрогеля — причина его недавнего успеха и многообещающая для будущего использования.Обладая вязкими и эластичными характеристиками (вязкоупругими), а также смазывающими свойствами, гидрогели сохраняют свою структуру за счет химического или физического сшивания отдельных гидрофильных полимерных цепей.

удерживать / абсорбировать воду до 99% своего объема делает их мягкими и гибкими (например, контактные линзы) или очень абсорбирующими (в детских подгузниках). Пористая природа гидрогелей допускает диффузию или они могут быть плотными. Характеристики зависят от состава гидрогеля, который может быть адаптирован в зависимости от потребности.Гидрогели могут быть химически стабильными или разлагаться / растворяться.

Для чего используется гидрогель?

Потенциал гидрогелей во множестве различных применений невероятен. Поэтому, естественно, ученые раздвигают границы, чтобы найти новые применения. Мы собрали здесь несколько примеров, заканчивая использованием гидрогеля в мире обработки.

1. Средства гигиены

   Гидрогели появляются в различных повседневных продуктах: гелях для волос, зубной пасте и косметике.Некоторые суперабсорбирующие гидрогели, содержащие материалы на основе акрилата, используются для впитывания жидкости в одноразовых подгузниках. Поскольку гидрогели удерживают влагу от кожи, они предотвращают появление опрелостей, удобны и способствуют здоровью кожи.

2. Общие медицинские приложения

   Мягкая консистенция, пористость и высокое содержание воды гидрогелей очень похожи на естественные ткани живого организма, что делает их хорошими кандидатами для многих медицинских применений. Общие области применения включают контактные линзы, нервные проводники, наполнители тканей и технологию замены ядра.

   При использовании в качестве перевязочного материала для ран гидрогели способствуют заживлению, увлажняют и облегчают боль благодаря своему прохладному и высокому содержанию воды. Гидрогель, пропитанный марлевой салфеткой, может предотвратить прилипание повязки к поверхности раны.

3. «Умная» повязка на рану

   Эти повязки содержат элементы, встроенные в гидрогель: микроэлектронные биосенсоры, микропроцессоры, радиостанции беспроводной связи и т. Д. Таким образом, эти повязки не только защищают раны, но и могут, например, реагировать на изменения температуры кожи, высвобождая при необходимости лекарства (подробнее о доставка лекарств ниже).Они могут даже загореться, если заканчивается лекарство.

   «Умные» раневые повязки сгибаются вместе с телом, оставаясь на месте, когда пациент сгибает колено или локоть. Какие бы элементы или электроника не были встроены в повязку, она остается функциональной даже в растянутом состоянии.

4. Доставка лекарств

   Внутри эластичного гидрогелевого пластыря вставленные трубки или просверленные отверстия создают пути в матрице. Высокопористая структура гидрогелей позволяет загружать и затем высвобождать лекарственные средства, облегчая длительную трансдермальную доставку лекарств и позволяя использовать систему контролируемой доставки лекарств (DDS).

   Другие элементы, встроенные в гидрогель — токопроводящие титановые проволоки, полупроводниковые чипы — позволяют доставлять лекарства по запросу из небольших резервуаров с лекарствами. Еще одним преимуществом использования гидрогелей для доставки лекарств является их способность к замедленному высвобождению, что приводит к высокой концентрации лекарственного средства в течение длительного периода времени.

5. Контроль доставки лекарств

   Доставка лекарства с использованием гидрогелей — это одно. Настоящее преимущество заключается в возможности полностью контролировать эту доставку с помощью электронного интерфейса внутри гидрогеля.Не стоит беспокоиться, когда электроника находится в тесном контакте с кожей, когда мягкий растягивающийся гидрогель соответствует окружающей среде человеческого тела.

   Предположим, в резервуарах мало лекарства. В этом случае светодиодный индикатор, встроенный в гидрогель, предупреждает пациента и / или опекунов, даже если гидрогель растягивается вокруг гибких частей тела.

6. Микрофлюидика и преобразование

   Чтобы использовать гидрогели для точной доставки лекарств или исследуемых жидких образцов, в гидрогель должны быть встроены сложные микроканалы (от субмикронных до нескольких миллиметров) и схемы.Преобразователи высшего класса создают микрофлюидные устройства для технологии «орган на чипе», тест-полосок или других задач, требующих перемещения или анализа небольших молекул жидкости. Поскольку гидрогели нетоксичны для большинства клеток, на них можно придать особый дизайн и размеры.

   Опытные переработчики обращают внимание на низкую прочность гидрогелей и их нежелание прилипать при контакте с инновационными клеевыми растворами. Транспортные жидкости. Защищайте образцы. Обеспечивает точное обнаружение. Точно переделанная липкая лента помогает все это осуществить.

Возможности будущего

Гидрогели уже выполняют широкий спектр функций. Ну и что дальше? Помогает отрастить спинной мозг? Генерация органа? Каркас тканевой инженерии? И кто знает, какие новые микрофлюидные устройства находятся в разработке?

Что мы действительно знаем, так это то, что весь потенциал гидрогелей еще предстоит определить в повседневных продуктах и ​​в специализированной медицине. Ожидается дальнейший прогресс, и высокопроизводительные преобразователи, такие как Strouse, остаются на переднем крае.Интересно, какие еще виды гибкого материала можно преобразовать? Узнайте больше, получив наше руководство по вопросам и ответам по гибкому преобразованию материалов.

Журнал биомедицинских наук | Insight Medical Publishing

Импакт-фактор журнала (2 года): 1,9 ^*

Импакт-фактор журнала (5 лет): 0,55 ^*

Index Copernicus Значение: 85,95

Journal of Biomedical Sciences (ISSN: 2254-609X) — это международный рецензируемый журнал с открытым доступом, в котором публикуются высококачественные статьи и новые исследования, вносимые в научные знания. Журнал позволяет быстро и своевременно рецензировать процесс быстрой публикации статей в широкой области биомедицинских наук.

Отправьте рукопись по адресу https://www.imedpub.com/submissions/biomedical-sciences.html или отправьте в виде вложения по электронной почте в редакцию по адресу [электронная почта защищена]

Когнитивные и нейробиологические науки

Когнитивная нейробиология — это мультидисциплинарная область исследований, охватывающая системную нейробиологию, вычисления и когнитивную науку.Его цель — углубить наше понимание взаимосвязи между когнитивными явлениями и основным физическим субстратом мозга. Используя сочетание поведенческого тестирования, расширенной визуализации мозга и теоретического моделирования, исследования когнитивной нейробиологии, проводимые в отделе, стремятся выяснить, как высокоуровневые функции, такие как распознавание языка и визуальных объектов, связаны с конкретными нейронными подструктурами в головном мозге.

Когнитивные и нейробиологические журналы Родственные журналы
Журнал биотехнологии и биоматериалов, трансляционная медицина, журнал биоинженерии и биомедицинских наук, журнал химической инженерии и технологических процессов, журнал когнитивной нейробиологии, журналы нейробиологии, журнал поведенческих наук, журнал нейробиологии и когнитивных исследований, журнал нейробиологии, журнал психологии, Журнал неврологии, Журналы геронтологии

Биохимическая инженерия

Биохимическая инженерия — это отрасль химической инженерии, которая в основном занимается проектированием и созданием единичных процессов, в которых участвуют биологические организмы или молекулы, такие как биореакторы.Биохимическая инженерия переводит захватывающие открытия в области наук о жизни в практические материалы и процессы, способствующие здоровью и благополучию человека
Биохимическая инженерия Журналы по теме
Журнал химических наук, Международный журнал сбора биомедицинских данных, Биомедицинские исследования, Журнал биомедицинской инженерии и медицинских устройств, Журнал биохимической инженерии, Журнал биоинженерии и биомедицинских наук, Журнал биологической инженерии, Журнал механического поведения биомедицинских материалов, Журнал Медицинская и биологическая инженерия, Журнал биологических исследований, Американский журнал химической и биохимической инженерии, Журнал биомиметики, биоматериалов и биомедицинской инженерии

Транспорт газа и метаболизм

Гемоглобин переносит почти весь кислород в наши метаболизирующие ткани.В этом уроке обсуждаются физиологические факторы, которые стимулируют гемоглобин к разгрузке кислорода в наших тканях. Например, температура, углекислый газ, pH и метаболизм влияют на сродство гемоглобина к кислороду. Когда кровь течет через легкие, кислород загружается в гемоглобин, и это образует то, что мы называем каллоксигемоглобином. Оксигемоглобин похож на грузовик, который доставляет кислород к тканям. Когда кровь течет через метаболизирующие ткани, кислород выгружается из оксигемоглобина, образуя то, что мы называем дезоксигемоглобином

Транспорт и метаболизм газа Журналы по теме
Журнал биотехнологии и биоматериалов, Трансляционная медицина, Журнал биоинженерии и биомедицинских наук, Журнал химической инженерии и технологических процессов, Журнал сравнительной физиологии, Журнал экспериментальной зоологии, Журнал экспериментальной биологии, Журнал экспериментальной ботаники, Международный журнал радиационной биологии, Журнал радиационной биологии и связанных исследований

Вспомогательные устройства для сердца

Вспомогательные устройства для сердца были разработаны в связи с постоянным увеличением случаев сердечной недостаточности.Вспомогательные устройства для сердца, такие как полная трансплантация сердца, или, если это невозможно из-за возраста или других медицинских проблем, вспомогательные устройства для желудочков предлагают спасающую жизнь терапию — это тип механического устройства поддержки кровообращения. Это механический насос, который имплантируется пациентам с сердечной недостаточностью, чтобы помочь ослабленному сердцу левому желудочку перекачивать кровь по всему телу. Вспомогательные устройства для левого желудочка могут использоваться двух типов, например, мост для транспортировки или конечная терапия

Вспомогательные устройства для сердца Связанные журналы
Журнал химических наук, Международный журнал биомедицинского анализа данных, Биомедицинские исследования, Журнал биомедицинской инженерии и медицинских устройств, Журнал трансплантации сердца и легких, Журнал медицины, Журнал кардиоторакальной хирургии, Журнал инвазивных заболеваний Кардиология, Журнал торакальной и сердечно-сосудистой хирургии, Журнал биомеханической инженерии, Американский журнал трансплантации, Южноафриканский медицинский журнал

Сосудистая ауторегуляция

Ауторегуляция кровотока, тенденция к тому, чтобы кровоток оставался постоянным, несмотря на изменения артериального перфузионного давления, является широко распространенным и хорошо изученным явлением.Саморегуляция кровотока относится к регулировке кровотока из-за метаболической активности поставляемых тканей и поддержанию постоянного кровотока во время постоянной активности ткани за счет изменения перфузионного давления. Регулирование кровотока легче всего понять при постоянном уровне активности тканей и изучении изменения перфузии или артериального давления. Ауторегуляция вызывает изменение сопротивления сосудов в ответ на изменения артериального давления, чтобы поддерживать постоянный уровень кровотока, особенно через капилляры

Журналы, связанные с ауторегуляцией сосудов
Биология и медицина, Журнал биомедицинской инженерии и медицинских устройств, Журнал химической инженерии и технологических процессов, Журнал сбора биомедицинских данных, Американский журнал кардиологии, Британский журнал фармакологии, Журнал фармакологии, Журнал Инженерная математика, Журнал прикладной физиологии, Журнал гипертонии, Журнал болезни Альцгеймера

Белковедение

Наука о белке — это исследование белка и его дочерних компонентов, которые помогают формированию тканей на стадии роста.Науки о белке объединяют источники резки и дисциплины с упором на науки, ориентированные на белок

Protein Science Связанные журналы
Journal of Biotechnology & Biomaterials, Трансляционная медицина, Journal of Bioengineering & Biomedical Science, Journal of Chemical Engineering & Process Technology, Protein Science journal, Journal to ProteinScience, Protein Engineering, Journal of Proteins and Proteomics, Journal биоинформатики и вычислительной биологии

Структурная биология

Структурная биология — это исследование молекулярной биологии, биохимии и биофизики, которое касается молекулярной структуры биологических макромолекул, таких как белки и нуклеиновые кислоты.Они приобретают структуру, и изменение структуры влияет на функцию

Структурная биология Журналы по теме
Биология и медицина, Журнал биомедицинской инженерии и медицинских устройств, Журнал химической инженерии и технологических процессов, Журнал сбора биомедицинских данных, Журнал структурной биологии, Журнал биофизики и структурной биологии, Международный журнал биомедицины, Журнал протеомной науки, Журнал Proteome Science & Computational Biology, Journal of Allergy and Clinical Immunology

Биомедицинский ультразвук

Biomedical Ultrasound — это профессиональное инженерное, медицинское и прикладное научное сообщество, в котором исследователи объединяются для исследования и использования высокочастотных звуковых волн в медицинской диагностике и терапии.Есть много передовых методов, используемых в ультразвуковой диагностике и открытии новых терапевтических применений в области медицины и биологии

Биомедицинский ультразвук Журналы по теме
Журнал биотехнологии и биоматериалов, Трансляционная медицина, Журнал биоинженерии и биомедицинских наук, Журнал химической инженерии и технологических процессов, Журналы биомедицинской инженерии, Журнал критического ультразвука, Журнал ультразвука, Журнал медицинского ультразвука, Международный журнал биомедицинских и передовых исследований, Журнал биомедицинских и передовых исследований, Журнал терапевтического ультразвука, Журнал биомедицинских наук и инженерии, Журнал биомедицинской инженерии

Нейроинженерия

Нейроинженерия — это дисциплина из области биомедицинской инженерии, в которой используются инженерные методы для понимания, ремонта, замены, улучшения или использования свойств нейронных систем.Нейробиология и нано-микронауки, используемые в исследованиях мозга и технологическая основа для будущего нейропротезирования

Нейроинженерия Журналы по теме
Журнал химических наук, Международный журнал биомедицинского анализа данных, Биомедицинские исследования, Журнал биомедицинской инженерии и медицинских устройств, Журнал нейронной инженерии, Журнал биоинженерии и биомедицинских наук, Журнал биомедицинской инженерии, Международный журнал вычислительной и нейронной инженерии, Журнал вычислительной техники И нейронная инженерия, Журнал трансляционной инженерии

Механика сердца

Механическая функция сердца определяется сократительными свойствами клеток, механической жесткостью мышечной и соединительной ткани, а также условиями давления и объемной нагрузки на орган.Механическая функция для микро- и макроанатомических вращательных движений бьющегося сердца. Цели этого: изучить термины, которые традиционно используются для описания механических напряжений и деформаций в желудочке, изучить трехмерную организацию кардиомиоцитов, которая влияет на глобальную функцию желудочков, применить механические меры как к отдельным кардиомиофибриллам, так и к интактным. желудочка и для оценки математических и компьютерных моделей, используемых для характеристики механики сердца

Механика сердца Журналы по теме
Биология и медицина, Журнал биомедицинской инженерии и медицинских устройств, Журнал химической инженерии и технологических процессов, Журнал биомедицинского анализа данных, Журнал биомеханики, Европейский журнал механики, Европейский журнал сердца, Европейский журнал сердца — Визуализация сердечно-сосудистой системы, Журнал гидромеханики , Американский медицинский журнал

Биомедицинская наука

Биомедицинские науки — это смежные науки в области здравоохранения, предназначенные для диагностики заболевания и оценки надлежащего лечения с помощью различных анализов.Анализ может проводиться с использованием различных образцов тканей или жидкостей

Биомедицинские науки Связанные журналы
Журнал биотехнологии и биоматериалов, Трансляционная медицина, Журнал биоинженерии и биомедицинских наук, Журнал химической инженерии и технологических процессов, Журнал биомедицинских наук, Журнал биоинженерии и биомедицинских наук, Британский журнал биомедицинских наук, Американский журнал биомедицинских наук, журнал биомедицины, журнал медицинских и биомедицинских наук

Генетика

Генетика — это исследование генов и наследственности.Вариация вызвана образованием генов и аллелей. Биологический стандарт развития показал, что гены являются самым мощным компонентом живого организма

Журналы по генетике
Журнал химических наук, Международный журнал сбора биомедицинских данных, Биомедицинские исследования, Журнал биомедицинской инженерии и медицинских устройств, Американский журнал генетики человека, Европейский журнал генетики человека, журналы по генетике, Журнал медицинской генетики, Журнал генетики и геномики, американский Журнал медицинской генетики, Международный журнал исследований генетики и геномики

Состав гидрогеля — Технологический институт Нью-Джерси

Настоящая заявка является выделенной заявкой, в которой испрашивается приоритетное преимущество по сравнению с не предварительной заявкой на патент, озаглавленной «Система и способ для супервпитывающего материала», которая была подана июль.18, 2012 и присвоена сер. № 13 / 552,550. Все содержание вышеупомянутой не предварительной заявки на патент включено в настоящий документ посредством ссылки.

1. Область техники

Данное изобретение относится к суперабсорбирующим композициям, содержащим гидрогелевую матрицу и осмотически активный материал, иммобилизованный в матрице.

2. Уровень техники

Обычные гидрогели абсорбируют не более 100% (1 г воды / 1 г гидрогеля). Сверхабсорбирующие материалы представляют собой гидрофильные полимерные сетки, которые могут поглощать воду от 1000 до 100 000% (от 10 до 1000 г / г) от их сухого веса, с типичными значениями порядка от 1000 до 30 000% (от 10 до 300 г / г).Гидрогели нерастворимы в воде в водной среде из-за химического или физического сшивания между полимерными цепями. В физически сшитых гидрогелях полимерная сеть удерживается вместе молекулярными связями или вторичными силами, включая водородные связи или гидрофобные силы. Химически сшитые гидрогели ковалентно связаны между различными полимерными цепями внутри сети.

Гидрогели привлекли к себе большое внимание, и значительный прогресс был достигнут в разработке этих материалов для многих биологических и биомедицинских приложений, а также для использования в качестве суперабсорбентов.

Суперабсорбирующие материалы представляют собой водонерастворимые и гидрофильные полимерные сетки, которые поглощают воду в 10–1000 раз больше их сухой массы. Гидрогели привлекают все большее внимание из-за их способности удерживать большое количество воды и хорошей биосовместимости. Гидрогели могут быть химически стабильными или со временем разлагаться и растворяться. Когда сухой гидрогель начинает поглощать воду, первые молекулы воды, попадающие в матрицу, гидратируют наиболее полярные гидрофильные группы, что приводит к «первично связанной воде».По мере гидратации полярных групп сетка набухает и обнажает гидрофобные группы, которые также взаимодействуют с молекулами воды, что приводит к «вторичной связанной воде». Первичная и вторичная связанная вода часто объединяется и называется просто «общая связанная вода». После того, как полярные и гидрофобные участки взаимодействуют с молекулами воды и связывают их, сеть впитывает дополнительную воду из-за осмотической движущей силы цепей сети в направлении бесконечного разбавления. Этому дополнительному набуханию противодействуют ковалентные или физические сшивки, что приводит к упругой силе втягивания сети.Таким образом, гидрогель достигнет равновесного уровня набухания. Дополнительная набухающая вода, которая впитывается после того, как ионные, полярные и гидрофобные группы насыщаются связанной водой, называется «свободной водой» или «объемной водой», и предполагается, что она заполняет пространство между сетевыми цепями и / или центр более крупные поры, макропоры или пустоты. По мере набухания сети, если цепи или сшивки сети разлагаются, гель начнет распадаться и растворяться со скоростью, зависящей от его состава.Однако сообщалось, что набухание в водных растворах, содержащих соли, обычно обнаруживаемые в физиологических жидкостях, вызывает уменьшение набухания на целых 30%. Сверхабсорбирующие материалы обычно способны абсорбировать около 30 г / г водного раствора, содержащего 0,9 мас.% Раствора хлорида натрия в воде.

Таким образом, остается потребность в дополнительных композициях гидрогелей, которые поглощают больший процент физиологических жидкостей. Кроме того, существует потребность в биоразлагаемых материалах для использования в качестве суперабсорбентов, поскольку современные суперабсорбенты на акриловой основе не поддаются биологическому разложению.

Было обнаружено, что композиции гидрогелевой матрицы и осмотически активного материала, иммобилизованного в матрице, могут быть объединены в суперабсорбирующие препараты, способные адсорбировать большие количества воды.

Абсорбирующие препараты по изобретению имеют преимущества при использовании абсорбирующих материалов для физиологических жидкостей, таких как подгузники, изделия при недержании, перевязочные материалы для ран и т.п., а также в сельском хозяйстве и окружающей среде. Кроме того, могут быть получены биоразлагаемые суперабсорбенты по изобретению.

Чтобы специалисты в данной области техники лучше понимали, как приготовить и использовать раскрытые гелевые смеси, сделана ссылка на прилагаемые фигуры, на которых:

Фиг. 1 представляет собой визуальное представление одного варианта осуществления изобретения до и после поглощения жидкости;

РИС. 2 иллюстрирует изменение объема в процентах варианта осуществления настоящего изобретения: А) набухание в воде; и B) набухший PBS;

РИС. 3 иллюстрирует процент водопоглощения варианта осуществления настоящего изобретения: А) набухший в воде; и B) набухший в PBS;

РИС.4 изображает процент изменения веса варианта осуществления настоящего изобретения: A) набухший в воде, B) набухший в PBS; и

ФИГ. 5 показывает пористую структуру суперабсорбента по изобретению, полученную с помощью микроскопии SEM.

Было обнаружено, что матрица гидрогеля и осмотически активный материал, иммобилизованный в матрице, могут быть объединены в препараты, способные адсорбировать большие количества воды в зависимости от веса матрицы.

Гидрогелевая матрица по изобретению представляет собой водорастворимый сшиваемый материал, такой как декстран, крахмал, полиакриламид или желатин.В рамках настоящего варианта осуществления предполагается любой источник желатина, включая, но не ограничиваясь этим, свинью, кожу свиньи типа A, кость, бычью шкуру и бычью кожу. Кроме того, гидрогелевая матрица по настоящему изобретению представляет собой сшитый частично сульфатированный материал, такой как частично сульфатированный сульфат натриевой целлюлозы, частично сульфатированный сульфат декстрана, частично сульфатированный хитозан и частично сульфатированный крахмал.

Осмотически активный материал по изобретению представляет собой олигомерный или полиионный материал, который может быть иммобилизован в матрице гидрогеля.Неограничивающие примеры включают хитозан, диэтиламиноэтилдекстран, а также полианионные материалы, такие как сульфатированные полисахариды, например сульфат целлюлозы натрия, сульфат декстрана, сульфатированный хитозан и сульфатированный крахмал. Дополнительные соединения включают встречающиеся в природе ионные полисахариды, такие как гликозаминогликаны, включая, например, хондроитин-4-сульфат, хондроитин-6-сульфат, гепарин, гиалуронат, дерматансульфат и кератинсульфат.

Предпочтительным сульфатированным полисахаридом изобретения является сульфат целлюлозы натрия (NaCS).

Пример NaCS с тремя сульфатными группами на единицу глюкозы показан как Соединение (I)

Осмотически активный материал смешивают с водным раствором сшиваемого гидрофильного материала, и полученной смеси дают возможность образовать гель. В некоторых вариантах осуществления изобретения сшивающий агент добавляют после растворения компонентов, но до гелеобразования. После гелеобразования образцы гелей можно вырезать с помощью штампа, чтобы можно было изучить их свойства.

Водоудерживающая способность этих гидрогелей может быть использована для других применений, таких как абсорбирующие материалы, доступные на рынке.

В одном варианте осуществления препарат гидрогеля по изобретению может быть образован с сульфатированным полисахаридом, иммобилизованным в желатиновой матрице. В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения NaCS иммобилизован в желатине с образованием биоразлагаемого суперабсорбента.

Еще один вариант осуществления включает смешивание полностью сульфатированного полисахарида с нейтральным полисахаридом, который затем сшивается.В этом варианте осуществления сульфатированный полисахарид иммобилизован в нейтральной полисахаридной матрице.

В еще одном варианте осуществления изобретения сульфат декстрана иммобилизован в матрице сшитого декстрана.

Химические сшивающие агенты, которые применимы в данном изобретении, включают те, которые известны в данной области как полезные, такие как эпоксидный сшивающий агент на основе изосорбида, генипин, 1-этил-3- (3-диметиламинопропил) карбодиимид (EDC) и глутаральдегид.

Одним из наиболее широко доступных бисэпокси-сшивающих агентов является диэфир эпихлоргидрина и бифенила A, который образует диглицидиловый эфир бифенила A.Это соединение плохо растворяется в воде. Сообщается также, что он, возможно, является канцерогенным и эндокринным разрушителем и поэтому не идеален для настоящего изобретения. Однако неожиданно мы обнаружили, что диэфиры эпихлоргидрина изосорбида, диизосорбида бисепоксида (соединение II) и моноизосорбида бисепоксида (соединение III) полностью растворимы в воде, и о проблемах токсичности не сообщалось.

Растворимость в воде делает его хорошо подходящим для приготовления гидрогелей и предпочтительно используется во многих вариантах осуществления настоящего изобретения.

В одном из вариантов изобретения NaCS можно объединять в гелевые смеси, способные адсорбировать большие количества воды. Типичные композиции этого варианта осуществления содержат от примерно 5% NaCS до примерно 60% NaCS в расчете на массу бычьего геля. Смеси набухших гелей содержат от примерно 92% до примерно 98% воды при набухании деионизированной водой и от 90% до примерно 96% абсорбированной воды при помещении в фосфатно-солевой буферный раствор (PBS).

В другом варианте осуществления настоящего изобретения полностью сульфатированный NaCS смешивают на различных уровнях, от примерно 1% до примерно 60%, с частично сульфатированным полисахаридом и сшивают с бисепоксидом на основе изосорбида.

В другом иллюстративном варианте осуществления полностью сульфатированный NaCS смешивают с растворимым крахмалом. Крахмалы включают, но не ограничиваются ими, различные растительные источники, такие как кукуруза, рис, картофель и соя.

Множественные варианты осуществления настоящего изобретения как со сшивающими агентами, так и без них, затем помещали в воду и оставляли набухать. В некоторых примерах иллюстративных вариантов осуществления настоящего изобретения набухание имело место в деионизированной воде и / или PBS в течение периода от примерно 14 до примерно 16 часов.

Для измерения изменения объема измеряли размеры цилиндрических образцов до и после набухания.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения, содержащего объемные гидрогели, слегка щелочной водный раствор полисахарида, содержащий изосорбидный сшивающий агент, доводили до примерно 50 ° C для осуществления сшивания.

Затем были нагреты несколько вариантов осуществления настоящего изобретения для удаления воды. Один пример протокола нагрева, использованный в нескольких вариантах осуществления настоящего изобретения, допускает нагревание в течение примерно 4 часов при температуре примерно 120 ° C.Затем определяли степень набухания.

Водопоглощение набухших гидрогелей измеряли методом сублимационной сушки. Образцы хранили в деионизированной воде / PBS для набухания в течение 14-16 часов. Набухшие образцы сушили вымораживанием в течение ночи при 80 ° C. Потерю веса образцов во время сушки вымораживанием измеряли, исходя из чего рассчитывали количество воды, абсорбированной гидрогелями.

Были приготовлены варианты осуществления композиций желатинового гидрогеля, содержащих различные концентрации NaCS, и изменение объема было проанализировано путем погружения гелей в воду и PBS.

Определяли изменение диаметра образца первоначально загущенного геля до и после набухания для некоторых примеров множества вариантов осуществления настоящего изобретения. До и после набухания диаметр и высоту измеряли с помощью штангенциркуля и рассчитывали объем.

Объемные гидрогели изобретения были изучены путем определения характеристик гидрогелей из смесей желатин / NaCS. Смеси набухших гелей содержат от примерно 92% до примерно 98% воды при набухании деионизированной водой и от 90% до примерно 96% абсорбированной воды при помещении в фосфатно-солевой буферный раствор (PBS).Гидрогели погружали как в деионизированную (DI) воду, так и в забуференный фосфатом физиологический раствор (PBS). Наблюдалось водопоглощение и изменение объема. Нормализованное водопоглощение всеми гидрогелями составляет около 90%, хотя разница в изменении объема у них неодинакова. Гидрогели, полученные в воде и набухшие в воде, показали наибольшее изменение объема по сравнению с гидрогелями, набухшими в PBS. Гидрогели, содержащие сшивающий агент, не показали большого изменения объема ни в воде, ни в PBS.

Для некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения процентное изменение объема гелей при набухании в воде, наблюдаемое для вариантов осуществления, составляло от 300% до 3000%.Изменение объема типичных вариантов осуществления настоящего изобретения при набухании в PBS также было определено в диапазоне от 90% до 170%. Сравнивая набухание геля при погружении в воду и PBS, было замечено, что для указанных вариантов осуществления гели набухали прибл. В воде в 300 раз больше по сравнению с PBS.

Примерные варианты осуществления также были проанализированы и измерены с использованием метода сублимационной сушки. Варианты осуществления взвешивали до и после сублимационной сушки. По начальной и конечной массе образцов рассчитывали количество удаленной воды.Количество воды, абсорбированной в различных вариантах осуществления настоящего изобретения, составляло около 90-95% при погружении в воду. В случае вариантов осуществления, в которых используется погружение в PBS, водопоглощение составляет около 90-95%.

Варианты осуществления настоящего изобретения с использованием деионизированной воды и PBS имели аналогичное водопоглощение 95% при их погружении в деионизированную воду. Варианты осуществления настоящего изобретения, приготовленные со сшивающим агентом, снизили абсорбцию до 85%. Аналогичные наблюдения были сделаны для вариантов осуществления, погруженных в PBS.

Морфология поверхности вариантов осуществления лиофилизированного гидрогеля была определена с помощью SEM. Все варианты осуществления настоящего изобретения показали аналогичную морфологию. Как показано ниже, варианты осуществления настоящего изобретения действительно показывают разницу в изменении объема между вариантами осуществления.

Варианты осуществления настоящего изобретения, выполненные в воде и набухшие в воде, показали наибольшее изменение объема по сравнению с вариантами осуществления настоящего изобретения, набухшими в PBS.

Из результатов FTIR ясно, что пик карбоксильной группы не виден в геле.Можно предположить, что карбоксильная (C = O) группа желатина реагирует с эпоксидной группой сшивающего агента.

В этих двух вариантах осуществления, описанных выше, равновесие Гиббса-Доннана обеспечивает движущую силу осмотического давления для набухания полисахаридного гидрогеля. Вариант смешивания дает возможность выбирать материалы и оптимизировать абсорбционные свойства.

Полностью сульфатированные полисахариды не могут быть сшиты, потому что отсутствуют гидроксильные группы, которые могли бы участвовать в реакции сшивания.Частично сульфатированный полисахарид имеет доступные гидроксильные группы и дает возможность производить однокомпонентный сшитый сульфатированный полисахарид. Следовательно, в одном варианте осуществления настоящего изобретения синтезируется частично сульфатированный крахмал. В указанном варианте осуществления частично сульфатированный крахмал очищают и сшивают с использованием бисепоксида на основе изосорбида с образованием однокомпонентного сульфатированного полисахарида.

Варианты осуществления изобретения являются жизнеспособными кандидатами на использование материалов с высокой абсорбирующей способностью для личной гигиены и управления отходами.

Хотя системы и способы настоящего раскрытия были описаны со ссылкой на их примерные варианты осуществления, настоящее раскрытие этим не ограничивается. Действительно, примерные варианты осуществления представляют собой реализации раскрытых систем, и способы предоставлены для иллюстративных и неограничивающих целей. Изменения, модификации, усовершенствования и / или уточнения раскрытых систем и способов могут быть сделаны без отступления от сущности или объема настоящего раскрытия.Соответственно, такие изменения, модификации, улучшения и / или уточнения входят в объем настоящего изобретения.

Желатин из свиной кожи типа A был приобретен у Sigma-Aldrich (Сент-Луис, Миссури). Сульфат натриевой целлюлозы (NaCS) был щедро предоставлен компанией Dextran Products Ltd. (Скарборо, Онтарио, Канада). Молекулярная масса сульфата натриевой целлюлозы составляет 3,04 × 10 90 · 106 6 90 · 107 г / моль. Содержание серы в сульфате целлюлозы натрия по данным Dextran Products Ltd.составляет 18,2%. Каждая единица глюкозы имеет как минимум две сульфатные группы.

Частично сульфатированные полисахариды получали в соответствии с известными процедурами с использованием сухого пиридина и хлорсульфоновой кислоты.

Бисепоксид диизосорбида и бисепоксид моноизосорбида, химические сшивающие агенты, использованные в этом исследовании, были синтезированы в соответствии с известными процедурами, такими как те, что указаны в патенте США No. №№ 3272845 и 3041300

Растворы желатина с различными концентрациями NaCS хорошо перемешивали непрерывным перемешиванием в течение примерно 2 часов при 50 ° C.Для всех экспериментов использовали растворы 5%, 10% и 20% NaCS на основе желатина в воде с желатином (24% масс. Воды). Смеси желатин / NaCS оставляли для образования геля при комнатной температуре в течение 2 часов. Для получения сшитого гидрогеля сшивающий агент добавляли после растворения желатина / NaCS и перемешивали в течение 10 минут. Цилиндрические образцы гелей вырезали с помощью пробойника для биопсии (внутренний диаметр 10 мм, Acuderm Inc .; США) для дальнейших экспериментов.

Химическое сшивание проводили с использованием эпоксидного сшивающего агента на основе изосорбида, синтезированного в лаборатории.Перед добавлением сшивающего агента желатин с различными концентрациями растворов NaCS хорошо перемешивали. Сшивающий агент добавляли к раствору при 50 ° C при непрерывном перемешивании. Были проведены эксперименты с 20% сшивающего агента (в расчете на твердую массу раствора).

Образцы желатина с различными концентрациями NaCS помещали в деионизированную воду и PBS на 14-16 часов для набухания. Растворы желатин / NaCS, содержащие сшивающий агент, нагревали при 120 ° C в течение 4 часов для обеспечения реакции сшивания перед помещением в воду.Размеры цилиндрических образцов измеряли до и после набухания, чтобы измерить изменение объема.

Гели с различными концентрациями NaCS нагревали в течение четырех часов при 120 ° C для удаления всей воды. Образцы сухого гидрогеля взвешивали до и после набухания для измерения изменения веса. Набухание пленок сухого гидрогеля наблюдалось как в деионизированной воде, так и в PBS. Степень набухания определяли по следующему уравнению:

Ds = ( Ws-Wo ) / Wo × 100

Ds = степень набухания

Wo = масса геля до набухания

Ws = масса геля после набухания

Сублимационная сушка, также известная как лиофилизация, представляет собой процесс сушки образца, который сводит к минимуму повреждение его внутренней структуры.Поскольку лиофилизация является относительно сложной и дорогостоящей формой сушки, она ограничивается теми материалами, которые чувствительны к нагреванию, имеют хрупкую структуру и значительную стоимость.

Поглощение воды набухшими гидрогелями было измерено с использованием метода лиофилизации. Образцы хранили в деионизированной воде / PBS для набухания в течение 14-16 часов. Набухшие образцы сушили вымораживанием в течение ночи при 80 ° C. Потерю веса образцов во время сушки вымораживанием измеряли, исходя из чего рассчитывали количество воды, абсорбированной гидрогелями.

Были приготовлены конструкции желатинового гидрогеля, содержащие различные концентрации NaCS, и изменение объема было проанализировано путем погружения гелей в воду и PBS. ИНЖИР. 1 показано изменение диаметра образца первоначально загущенного геля: (а) до и (б) после набухания. Все значения набухания были получены путем погружения геля цилиндрической формы в деионизированную воду и PBS. До и после набухания диаметр и высоту измеряли с помощью штангенциркуля, а объем рассчитывали по математической формуле

V = πr ² h.

РИС. 2 показан график изменения объема в образцах. ИНЖИР. 1 ( a ) показывает процентное изменение объема гелей при набухании в воде. Наблюдаемое здесь изменение объема составляет от 300% до 3000%. При приготовлении 20% раствора NaCS в воде наблюдается наибольшее изменение объема среди всех других образцов. ИНЖИР. 2 (b ) показано изменение объема образцов при набухании в PBS. Наблюдаемое изменение объема составляет от 90% до 170%. Сравнивая набухание геля при погружении в воду и PBS, было замечено, что набухание геля прибл.В воде в 300 раз больше по сравнению с PBS.

Образцы взвешивали до и после сублимационной сушки. По начальной и конечной массе образцов рассчитывали количество удаленной воды. ИНЖИР. 3 показывает процент воды, абсорбированной гидрогелями. Количество воды, абсорбированной в различных системах гидрогелей, составляло около 90-95% при погружении в воду. В случае погружения в PBS водопоглощение составляло около 90-95%.

Гидрогели, приготовленные с использованием деионизированной воды и PBS, имели аналогичное водопоглощение 95% при погружении в деионизированную воду.Водопоглощение гидрогелей, приготовленных со сшивающим агентом, снизилось до 85%. Аналогичное наблюдение было получено, когда гидрогели были погружены в PBS. Гидрогели, приготовленные со сшивающим агентом, имеют абсорбцию 85% по сравнению с гидрогелями, приготовленными с деионизированной водой и PBS.

Набухаемость гидрогелей оценивали путем измерения увеличения веса после регидратации из сухого состояния в деионизированной воде и PBS в течение 16 часов. ИНЖИР. 4 показано изменение веса этих гидрогелей в процентах после набухания.

Морфология поверхности лиофилизированных суперабсорбентов была определена с помощью SEM. ИНЖИР. 5 показывает пористую структуру суперабсорбента согласно изобретению. Все суперабсорбенты имели сходную морфологию.

Гидрогель Dynarex (гель) Dynarex Corporation

Проверено с медицинской точки зрения Drugs.com. Последнее обновление: 28 января 2021 г.

Лекарственная форма: гель
Состав: ГЛИЦЕРИН 20 г в 100 г
Этикетировщик: Dynarex Corporation
Код NDC: 67777-233

Назначение активного ингредиента

Глицерин 20.0% Защитное средство для кожи

Для перевязки и лечения застойных язв, пролежней (стадии I-IV) ожогов 1-й и 2-й степени, порезов ссадин, раздражений кожи, послеоперационных разрезов и состояний кожи, связанных с перистомальным уходом.

• Если состояние ухудшится или не улучшится в течение 10-14 дней, обратитесь к врачу.
• Храните это и все лекарства в недоступном для детей месте.
• Следуйте инструкциям по использованию.
  

• Обильно нанесите гель для ран, чтобы покрыть пораженные участки; применять столько раз, сколько необходимо.
• Если марля используется в качестве покрытия раны, сначала смочите ее.
  

• ХРАНИТЕ ЭТО И ВСЕ ЛЕКАРСТВА В НЕДОСТУПНОМ ДЛЯ ДЕТЕЙ

Использование:

• Для перевязки и лечения застойных язв,
  
• пролежней (стадии I-IV)
  
• ожоги 1-й и 2-й степени,
  
• режет ссадины,
  
• кожных раздражений,
  
• сообщение оперативные разрезы,
  
• и кожные заболевания, связанные с перистомальным уход.

Неактивные ингредиенты: аллантоин, гель алоэ барбаденсис, диазолидинилмочевина, метилпарабен, оливат ПЭГ-4, гидрогенизированное касторовое масло ПЭГ-60, пропиленгликоль, пропилпарабен, очищенная вода, полиакрилат натрия, тетранатрий ЭДТА, токоферолацетат.

Основной дисплей

Dynarex_Hydrogel.jpg

Корпорация Dynarex

Дополнительная информация

Всегда консультируйтесь со своим врачом, чтобы убедиться, что информация, отображаемая на этой странице, применима к вашим личным обстоятельствам.

Заявление об отказе от ответственности за медицинское обслуживание

Подробнее о глицерине для местного применения

Потребительские ресурсы

Руководства по лечению

Гидрогелевые повязки для ран: состав, конфигурация и применение

Автор: Кэти Тимсен Р.Н., MSN, WOCN

Гидрогелевые повязки были одними из первых средств по уходу за ранами, которые изменили практику сушки ран с помощью едких веществ. Гидрогели определили продвинутую теорию доктора Джорджа Д. Винтера, известную как «заживление влажных ран».Винтер был ученым, который выявил и подтвердил теорию о том, что при обеспечении влажной среды раны результаты для пациентов заключаются в более быстром заживлении и более сильной регенерированной ткани раны с меньшим количеством рубцов и боли.

Гидрогелевые повязки для ран состоят из ингредиентов, включающих увлажнители и воду. Первичный компонент гидрогелей — глицерин. Глицерин — это увлажнитель, который притягивает, удерживает и связывает воду с собой или, в случае гидрогелевой повязки, с продуктом.

Глицерин может быть получен из растений или животных. Нет исследований, которые сообщают о различиях в производительности или безопасности в зависимости от источника поиска. Глицерин также используется во многих пищевых продуктах и ​​лекарствах.

Гидрогелевые повязки для ран бывают нескольких конфигураций: аморфные (бесформенные, жидкие), листовые и пропитанные (например, марля, веревка, нетканая губка). Концентрация (процент) глицерина варьируется от продукта к продукту. Продукты с более высокой концентрацией глицерина создадут влажную среду, которая будет дольше оставаться в ране.Более высокие концентрации также обеспечивают абсорбцию большего количества экссудата. Также наблюдается бактериостатическая активность при более высоких концентрациях глицерина.

Составы для перевязки ран являются частной собственностью и интеллектуальной собственностью. Из-за этого фактическая концентрация ингредиента может быть недоступна. Если врач хочет изучить продукт для перевязки ран и определить свойства глицерина без фактических процентов, необходимо провести настольное тестирование.При тестировании продуктов вне реальной раны рекомендуется использовать физиологический раствор. Это обеспечит среду тестирования, «близкую к реальной».

По мере того, как вы познакомитесь с различными повязками на основе гидрогелей, вы сможете определять составы с более высоким содержанием глицерина. Продукты с более высоким содержанием глицерина останутся жизнеспособными, не испортятся и не высохнут при контакте с воздухом или разбавлении физиологическим раствором.

Совет по уходу: гидрогелевые повязки легко накладываются, смываются и закрываются пациентами и лицами, осуществляющими уход.Изменения повязки уменьшаются благодаря долговечности содержания глицерина.

Следите за следующим блогом о сложных ситуациях!

Об авторе
Кэти Тимсен RN, MSN, WOCN является лидером в области ухода за ранами и стомами, публикуя статьи, выступая на конференциях на национальном и международном уровнях, а также работая в многочисленных комитетах и ​​советах по образованию, включая Международную ассоциацию судебной медицины. Комитет по этике медсестер.

Взгляды и мнения, выраженные в этом блоге, принадлежат исключительно автору и не отражают точку зрения WoundSource, Kestrel Health Information, Inc., его аффилированные или дочерние компании.

Настройка жесткости и состава альгинатной биочернилы для контролируемой доставки фактора роста и пространственного направления судьбы МСК в биопечатаемых тканях

Сравнение возможностей печати Bioink

Чтобы установить оптимальные параметры печати, пригодность для печати двух альгинатов с молекулярной массой (28000 или 75000 г / моль) ) оценивали при различных соотношениях сшивания (с использованием биочувствительных чернил, которые были приготовлены в среде DMEM с высоким содержанием глюкозы). Ширину напечатанной нити измеряли с помощью программного обеспечения ImageJ и делили на внутренний диаметр иглы, чтобы получить коэффициент растекания.Желательны более низкие коэффициенты растекания, чтобы можно было с высокой точностью изготавливать нагруженные клетками гидрогелевые структуры. Самый низкий коэффициент растекания для альгината с высокой молекулярной массой наблюдался при соотношении сшивания 25: 9 (альгинат: сшивающий агент) независимо от выбора сшивающего агента, см. Фиг. 1 (A). При соотношении сшивания 25: 9 использование CaSO ₄ в качестве сшивающего агента привело к самому низкому коэффициенту растекания, составляющему 4,3 ± 0,77. При любых более низких соотношениях сшивки биочувствительность становилась чрезмерно сшитой, что очень затрудняло повторение предписанного рисунка печати, как показано на рис.1 (С). Напротив, альгинатная биочувствительная связь с низкой молекулярной массой имела самый низкий коэффициент растекания при соотношении сшивания 4: 3 независимо от сшивающего агента. При этом соотношении именно сшивающий агент CaCl ₂ привел к самому низкому коэффициенту растекания 5,3 ± 0,28, см. Рис. 1 (B). Поскольку вязкость низкомолекулярного альгината была настолько низкой, он был совершенно непечатным при соотношениях сшивания 25: 9 и 7: 3 независимо от выбора сшивающего агента. Эти результаты демонстрируют, что молекулярная масса альгинатных биочувствительных элементов оказывает значительное влияние на их пригодность для печати, и что количество сшивающего агента, необходимое для создания пригодного для печати гидрогеля, равно 2.В 5 раз больше при использовании альгината с низкой молекулярной массой по сравнению с альгинатом с высокой молекулярной массой. Следовательно, оптимальное соотношение сшивания для альгинатов с высокой и низкой молекулярной массой составляло 25: 9 и 4: 3 соответственно. Эти коэффициенты сшивания представляют собой заранее определенные оптимальные коэффициенты сшивания для каждой краски, используемой в дальнейшем в этом исследовании.

Оценка возможности печати биочувствительных ссылок. Укрывистость для (A) с высокой молекулярной массой и (B) с низкой молекулярной массой для альгината при соотношениях сшивания 25: 9, 7: 3, 2: 1 и 4: 3 (альгинат: сшивающий агент) для CaCl ₂ , CaSO ₄ и CaCO ₃ сшивающих агентов.Планки погрешностей обозначают стандартное отклонение, n = 6. (C) Репрезентативные изображения рисунка дизайна, используемого для определения коэффициентов растекания при всех коэффициентах сшивания для всех сшивающих агентов. Все биочинки были приготовлены в среде DMEM.

Ранее было установлено ⁴⁴ , что механические свойства альгината зависят от концентрации фосфата. Следовательно, приготовление раствора альгината в PBS поверх DMEM может значительно повлиять как на механические свойства, так и, следовательно, на печатную способность альгинатной биочернилы.Было обнаружено, что приготовление раствора альгината с высокой молекулярной массой в PBS над DMEM при том же соотношении сшивания (25: 9) значительно увеличивало коэффициент растекания, если в качестве сшивающего агента использовался CaCO ₃ , см. Дополнительный рис. 1A. Точно так же приготовление низкомолекулярного альгината в PBS над DMEM при том же соотношении сшивания (4: 3) значительно увеличивало коэффициент растекания, если в качестве сшивающего агента использовался CaCl ₂ , см. Дополнительный рис. 1B. Следовательно, не только молекулярная масса альгината и выбор ионного сшивающего агента влияют на пригодность для печати биочернилы, но также и на выбор условий гелеобразования (PBS по сравнению с DMEM).

Оценка жизнеспособности клеток в Bioinks

Во время процедуры печати существует множество факторов, которые могут повлиять на жизнеспособность клеток. К ним относятся условия гелеобразования, время изготовления и напряжение сдвига, которое клетки испытывают во время процедур сшивания и печати ¹ , а также любое сшивание после печати. Следовательно, эти факторы необходимо учитывать при определении жизнеспособности процесса биопечати. Сначала мы попытались оценить химическую цитосовместимость трех сшивающих агентов в отрыве от других факторов печати.С этой целью биочернила были подготовлены точно так же, как если бы они были подготовлены к печати, но затем были отлиты в форму для агарозы для создания небольших конструкций. Все биочувствительные элементы, независимо от выбора альгината или сшивающего агента, поддерживали высокий уровень жизнеспособности клеток без различий между группами, см. Рис. 2 (A). Биочинки, приготовленные в PBS, также не показали потери жизнеспособности клеток, см. Дополнительный рисунок 1G. Это было подтверждено количественным анализом, показывающим, что через 24 часа все группы имели не менее 70% жизнеспособности клеток, см. Рис.2 (В). Затем мы оценили, может ли дополнительное напряжение сдвига, связанное с фактическим процессом печати, отрицательно повлиять на жизнеспособность клеток. Учитывая его более высокую вязкость, альгинат с высокой молекулярной массой был приготовлен в среде для выращивания и сшит с CaSO ₄ перед печатью с использованием конической иглы, которая, как ранее было показано, снижает уровни напряжения сдвига, которому клетки подвергаются во время печати ⁴⁵ . Через 24 часа после печати все конструкции имели высокую жизнеспособность (85,02% ± 5,94), см. Рис.2 (C), аналогично ранее описанным ^8,45,46,47 и сопоставимо с тем, что наблюдается в литых гидрогелях, фиг. 2 (D). Таким образом, оцениваемые здесь условия печати (условия гелеобразования, время изготовления и напряжение сдвига, которое испытывают клетки во время процедуры сшивания и печати) имеют лишь небольшое влияние на жизнеспособность клеток в альгинатных конструкциях, напечатанных на 3D-принтере.

Жизнеспособность клеток биочувствительных элементов. (A) Репрезентативные изображения живых / мертвых окрашиваний, используемых для определения жизнеспособности клеток CaCl ₂ , CaSO ₄ и CaCO ₃ кросслинкеров как для высоком (HMW), так и для низкомолекулярного (LMW) отлитых альгинатных конструкций при заранее определенном оптимальном соотношении сшивки (25: 9 и 4: 3 соответственно). (B) Количественный анализ жизнеспособности клеток для всех биочувствительных элементов. Все биочинки были приготовлены в среде DMEM. Планки погрешностей обозначают стандартное отклонение, n = 5. (C) Типичное изображение живого / мертвого окрашивания конструкции , напечатанной на 3D-принтере , напечатанной с HMW-альгинатом, сшитым с CaSO4, при оптимальном соотношении сшивки 25: 9. (D) Количественный анализ жизнеспособности клеток для литых и 3D-печать высокомолекулярного альгината , сшитого с CaSO ₄ .Все биочинки были приготовлены в среде DMEM. Планки погрешностей обозначают стандартное отклонение, n = 5.

Механические свойства биочернил после печати

Как указывалось ранее, молекулярная масса альгината оказывает значительное влияние на механические свойства альгинатного гидрогеля ^{14,15,22,27,28,29} . В соответствии с этой литературой, механические свойства напечатанных конструкций увеличиваются с увеличением молекулярной массы альгината, см. Рис. 3 (A, B). Интересно, что выбор ионного сшивающего агента также оказал значительное влияние на механические свойства конструкций.В частности, модуль Юнга и модуль равновесия были значительно выше в альгинатных биочувствительных элементах с высокой молекулярной массой, сшитых с CaSO ₄ , по сравнению с тем же альгинатом, сшитым с CaCO ₃ и CaCl ₂ . Это изменение механических свойств может быть связано с тем, что CaCl ₂ имеет высокую растворимость в водных растворах, что приводит к быстрому гелеобразованию, что может снизить механические свойства конструкции. Предыдущие исследования показали, что быстрое время гелеобразования приводит к неравномерному сшиванию, что, в свою очередь, может отрицательно повлиять на механические свойства ^21,22 .Напротив, CaSO ₄ и CaCO ₃ имеют более низкую растворимость в водном растворе, что приводит к более медленному и более однородному гелеобразованию, что может улучшить механические свойства получаемого гидрогеля. Ограничение карбоната кальция заключается в том, что он не растворяется в воде при нейтральном pH, поэтому для диссоциации ионов Ca ²⁺ от CaCO ₃ необходимо добавить глюконо-δ-лактон для понижения pH ^{21, 22} . Это снижение pH может отрицательно сказаться на механических свойствах биочернилы.

Механические свойства биочерок. (A) Модуль Юнга и (B) Модуль равновесия для высокой и низкой молекулярной массы Напечатанный на 3D-принтере альгинат , сшитый всеми тремя сшивающими агентами, в предварительно определенном оптимальном соотношении сшивания (25: 9 и 4: 3 соответственно). * p <0,05 и ** p <0,001 по сравнению с биочувствительностью CaSO с высокой молекулярной массой ₄ . (C) модуль Юнга и (D) модуль равновесия для высокой молекулярной массы , напечатанный на 3D-принтере Альгинат, сшитый с CaSO ₄ при различных соотношениях сшивания (альгинат: сшивающий агент; 6: 1, 49:10, 19 : 5 и 25: 9).* p <0,05 по сравнению с соотношением сшивания 6: 1. Скорость разложения (E) высокой и (F) низкой MW литой альгинат . * p <0,05 по сравнению с весом в день 0. Все биочувствительные элементы были приготовлены в среде DMEM. Планки погрешностей обозначают стандартное отклонение, n = 6.

Модуль Юнга альгинатной биочернилы также можно регулировать путем изменения только отношения сшивания (альгинат: сшивающий агент), при этом жесткость увеличивается с относительным увеличением доступного сшивающего агента, см. Рис.3 (В, Г). Кроме того, предыдущие исследования также показали, что приготовление раствора альгината в PBS поверх DMEM также может значительно снизить механические свойства гидрогелей, поскольку фосфат временно связывается с ионами Ca ⁺ , вызывая более медленное гелеобразование и снижение механической целостности ^{27, 44} . Это снижение механических свойств наблюдалось только в альгинатах с высокой молекулярной массой, сшитых CaSO ₄ , в остальном разница в механических свойствах между биочленками, полученными в PBS и DMEM, была незначительной, см. Дополнительный рис.1 (В, Г). Таким образом, выбор ионного сшивающего агента оказывает значительное влияние на механические свойства высокомолекулярных альгинатов, полученных либо в DMEM, либо в PBS. Поскольку не было значительной разницы в жизнеспособности клеток между PBS и αMEM, и, учитывая, что механические свойства и коэффициент растекания (см. Раздел 2.1) были значительно лучше в биочувствительных элементах, созданных в αMEM, он был выбран в качестве основного метода подготовки биочувствительных элементов в дальнейшем в этом исследовании. . Следует отметить, что DMEM действительно содержит 0,02 мМ CaCl ₂ , однако это настолько низкая концентрация CaCl ₂ , что она должна иметь незначительное влияние на сшивающий потенциал биочувствительности.Более того, все группы были приготовлены в одной среде DMEM, поэтому различия, наблюдаемые между группами, не связаны с дополнительным присутствием CaCl ₂ .

Способность к разложению — еще одно важное механическое свойство гидрогеля, особенно тех, которые используются для подходов к тканевой инженерии, например, более быстрое разложение ¹⁴ , связанное с повышенным образованием кости ^{24,25,30,31,32,33,34} . Чтобы увеличить его разлагаемость, в предыдущих исследованиях манипулировали молекулярными массами альгинатов, при этом более высокие молекулярные массы ассоциировались с более медленными скоростями разложения ²¹ .Как и ожидалось, в этом исследовании альгинат с высокой молекулярной массой продемонстрировал незначительную деградацию или отсутствие разложения в течение 21 дня в культуре независимо от выбора сшивающего агента, см. Фиг. 3 (E). Напротив, альгинат с низкой молекулярной массой претерпевал резкую деградацию от дня 0 до дня 21, независимо от выбора сшивающего агента, см. Фиг. 3 (F). Интересно, что биочувствительные альгинатные связи с низкой молекулярной массой, сшитые с CaSO ₄ и CaCl ₂ , разлагаются значительно быстрее, чем сшитые с CaCO ₃ . Следовательно, снижение pH раствора может значительно повлиять как на модуль Юнга, так и на разлагаемость полученной биочернилы.В совокупности выбор ионного сшивающего агента оказывает значительное влияние на способность к разложению, но только при использовании низкомолекулярной альгинатной биочернилы.

Удержание и высвобождение фактора роста в альгинатных биочувствительных элементах с различной молекулярной массой

В целом скорость высвобождения белков из альгинатного геля относительно высока из-за высокой пористости и гидрофильной природы гелей ^21,48,49 . Подобные результаты наблюдались и в этом исследовании, так как сразу после процесса печати только 45–75% VEGF, изначально загруженного в альгинат, присутствовали в напечатанной конструкции, см. Рис.4 (А). Как и можно было ожидать, основываясь на результатах предыдущих исследований с использованием альгината для контроля высвобождения фактора роста ^21,48,49 , мы обнаружили, что молекулярная масса альгината также оказывает значительное влияние на процентное содержание VEGF, присутствующего после печати. Снижение молекулярной массы альгината значительно снизило (p <0,05) удерживание VEGF в биочерке после печати. Интересно отметить, что молекулярная масса альгината не только влияла на удержание VEGF после печати, но и на его высвобождение из биочернилы с течением времени, см. Рис.4 (Б, В). Биологические связи с различными смесями альгинатов с молекулярной массой высвобождали VEGF со значительно более медленными (p <0,001) скоростями с течением времени по сравнению с одними альгинатами с высокой и низкой молекулярной массой. Альгинат с высоким молекулярным весом не только сохранил наибольшее количество VEGF после печати, но также высвободил VEGF с максимальной скоростью. В совокупности результаты этого исследования показывают, что при использовании альгинатной биочернилы в качестве носителя фактора роста ее молекулярная масса будет иметь значительный эффект на удержание и высвобождение белка в конструкции с биопринтом.Более того, результаты показывают, что это также можно регулировать, варьируя количество альгината с высокой и низкой молекулярной массой в биочерке, что согласуется с предыдущими исследованиями с использованием альгината в качестве инъекционного биоматериала для контролируемой доставки фактора роста ^{24,30,48,49, 50} . В будущих исследованиях с использованием альгината в качестве средства доставки фактора роста следует изучить добавление других компонентов, таких как гидроксиапатит ⁵¹ или лапонит ⁵² , поскольку было показано, что они способствуют адсорбции и иммобилизации VEGF или использованию желатиновых микросфер ^{16, 53} , чтобы улавливать факторы роста в биопринтированном гидрогеле и, таким образом, замедлять скорость его высвобождения.p <0,05 по сравнению с альгинатом с высокой молекулярной массой: альгинат с низкой молекулярной массой и ^a p <0,05 по сравнению с альгинатом с низкой молекулярной массой. (C) Содержание VEGF в альгинатных биочувствительных элементах в день 0 и день 7 * p <0,05 и *** p <0,001. Планки погрешностей обозначают стандартное отклонение, n = 5.

Настройка механических свойств биопринтированных конструкций для пространственной прямой дифференциации МСК

Цилиндрические нагруженные МСК конструкции были биопринтированы с пространственно изменяющейся механической жесткостью от ядра к периферии.Через 24 часа после печати наблюдалась высокая жизнеспособность клеток (87,025% ± 5,94), присутствующая во всех конструкциях, см. Фиг. 5 (A), аналогичную тем, которые были напечатаны ранее. Эта разница в механической жесткости внутри печатной конструкции сохранялась в течение 7 дней культивирования in vitro ; см. рис. 5 (B). Окрашивание Dual Oil Red O и ALP продемонстрировало, что в мягкой области 3D-биопринтированных конструкций половина МСК, по-видимому, подверглась остеогенезу, а другая половина — адипогенезу, см. Рис.5 (В, Г). Напротив, в более жесткой области напечатанных конструкций значительно большее количество МСК предпочтительно подвергалось остеогенезу, о чем свидетельствует усиленное окрашивание ЩФ. Предыдущие исследования также продемонстрировали, что МСК дифференцируются в ответ на их локальную жесткость субстрата ^54,55,56,57 , и, в частности, что они предпочтительно дифференцируются в направлении остеогенного происхождения в более жестких альгинатных гидрогелях ⁴³ . Эти более ранние исследования, изучающие роль жесткости альгината в регуляции дифференцировки МСК, включали адгезивные лиганды в гидрогель.Потенциальным ограничением этого исследования является то, что мы не включили такие клеточные адгезивные лиганды в альгинатные биочувствительные элементы, и поэтому клетки могут быть не в состоянии изначально ощущать жесткость окружающей их среды. Механо-ощущение в этих биочувствительных элементах потенциально может быть объяснено рядом различных механизмов. Вскоре после инкапсуляции гидрогеля МСК откладывают свой собственный перицеллюлярный матрикс (ПКМ), а затем ощущают жесткость окружающего их композита гидрогель-ПКМ. Изменения клеточного объема также, как было показано, играют ключевую роль в механотрансдукции в гидрогелях, лишенных адгезивных лигандов ⁵⁸ .Эти механизмы, по отдельности или в комбинации, вероятно, играют ключевую роль в дифференцировке МСК, опосредованной жесткостью субстрата, наблюдаемой в печатных конструкциях. Несмотря на это, различия, наблюдаемые в этом исследовании, могли бы быть усилены, если бы клеточные адгезивные мотивы (такие как пептиды RGD) были включены в альгинатную биочувствительную матрицу. В будущих исследованиях будет изучен потенциал таких биочерок для печати сложных тканей.

Пространственное направление МСК за счет различной механической жесткости. (A) Схема трех экспериментальных групп с различной жесткостью. (B) Модуль Юнга и культура pre- in vitro . ** p <0,001 по сравнению с периферией печатной конструкции. (C) Oil Red O (красные клетки) и ALP (синие клетки) двойное окрашивание ядра и периферии напечатанных конструкций в течение 7 дней в культуре. (D) Количественный анализ положительных клеток, окрашенных Oil Red O и ALP, в ядре и на периферии трех экспериментальных групп.* p <0,05 ** p <0,001 и **** p <0,0001 по сравнению с положительными клетками, окрашенными ALP. Планки погрешностей обозначают стандартное отклонение, n = 6.

Результаты этих исследований демонстрируют, что, используя тот же альгинат и сшивающий агент, но изменяя коэффициент сшивания, можно создавать биопечать конструкции с пространственно изменяющимся механическим микроокружением. Более того, варьируя печатное микросредство, МСК могут быть направлены на разные клеточные клоны. Одно из биомедицинских приложений для этого — начать направлять МСК к клонам, наблюдаемым в органе длинной кости, где кортикальная костная ткань окружает сложную среду костного мозга, поддерживающую адипоциты и другие клеточные популяции.В будущих исследованиях будет изучаться совместное осаждение модифицированных альгинатов вместе с механически усиливающими полимерами, такими как PCL, для создания композитных конструкций с объемными механическими свойствами, совместимыми с имплантацией в нагрузочную среду, но с механической средой на уровне клеток, разработанной для содействия определенным путям дифференцировки MSC.