Naukowcy z Łukasiewicz – Instytutu Chemii Przemysłowej opracowali nowy rodzaj hydrożeli na bazie polimerów naturalnych. Mają zdolność do samonaprawy swojej struktury w kilka godzin po uszkodzeniu, a dzięki obecności bioaktywnych dodatków wykazują adekwatności higienizujące, chroniąc przed mikroorganizmami i wspierając gojenie ran.
– Rozwiązane jest odpowiedzią badaczy na wyzwania związane z rosnącym zastosowaniem hydrożeli z polimerów syntetycznych. Same hydrożele to trójwymiarowe sieci polimerowe, zdolne do absorpcji (wchłaniania) i retencji (zatrzymywania) znacznych ilości wody lub płynów biologicznych, bez utraty integralności strukturalnej – mówi dr Katarzyna Łęczycka-Wilk z Sekcji Biomateriały Łukasiewicz – Instytutu Chemii Przemysłowej im. prof. Ignacego Mościckiego.
Nowoczesne materiały z surowców roślinnych
Jak mówi ekspertka hydrożele z polimerów syntetycznych od lat znajdują zastosowanie w wielu branżach – od medycyny po przemysł kosmetyczny – dzięki swojej elastyczności i znakomitym adekwatnościom absorpcyjnym.
– Niestety, ich powszechne wykorzystanie wiąże się z problemami środowiskowymi i wysokimi kosztami ekologicznymi. Większość syntetycznych polimerów nie ulega naturalnemu rozkładowi, co prowadzi do kumulacji odpadów. Dodatkowo ich produkcja często wiąże się z emisją toksycznych substancji i dużym zużyciem nieodnawialnych surowców, takich jak ropa naftowa – tłumaczyła naukowczyni, która zajmuje się opracowywaniem i badaniem nowoczesnych materiałów polimerowych, w szczególności hydrożeli i biokompozytów dla zastosowań w medycynie, kosmetyce, rolnictwie i ochronie środowiska.
Te opracowane przez badaczy z Łukasiewicza nowoczesne materiały powstały z surowców roślinnych – skrobi oraz glukomannanu, co czyni je w pełni odnawialnymi i biodegradowalnymi.
Katarzyna Łęczycka-Wilk podała, iż nowe hydrożele potrafią wchłonąć choćby do 35 razy więcej wody niż same ważą. – Zasadowe warunki dodatkowo zwiększają tę zdolność, natomiast dodatek kwasu cytrynowego obniża stopień pęcznienia, jednocześnie wzmacniając strukturę materiału, działając jako czynnik sieciujący – wskazała.
Samonaprawialne żele
Co więcej, hydrożele posiadają unikalną zdolność do samonaprawy – potrafią odbudować swoją strukturę w zaledwie kilka godzin po uszkodzeniu, dzięki czemu są wyjątkowo trwałe i niezawodne w zastosowaniach medycznych. Z kolei dzięki obecności bioaktywnych dodatków hydrożele wykazują adekwatności higienizujące, chroniąc przed mikroorganizmami i wspierając gojenie ran.
Samonaprawialne hydrożele dzięki swoim adekwatnościom mogą posłużyć m.in. jako inteligentne opatrunki wspomagające gojenie ran, które samoczynnie odbudowują swoją integralność po uszkodzeniu, zapewniając ciągłą ochronę i optymalne mikrośrodowisko dla regeneracji tkanek; biokompatybilne implanty, dostosowujące się do warunków fizjologicznych; nośniki leków o kontrolowanym uwalnianiu, umożliwiające precyzyjne dostarczanie substancji terapeutycznych w odpowiedzi na bodźce biologiczne lub mechaniczne; czy materiały stosowane w inżynierii tkankowej, które wspomagają procesy regeneracyjne, imitując adekwatności macierzy zewnątrzkomórkowej i stymulując proliferację komórek.
Nowa jakość w leczeniu ran
Ponadto Katarzyna Łęczycka-Wilk podkreśliła, iż hydrożele na bazie polimerów naturalnych są biodegradowalne, biozgodne i wpisują się w założenia gospodarki cyrkularnej. Ich produkcja pozwala ograniczyć zużycie nieodnawialnych surowców i zmniejszyć emisję szkodliwych substancji, oferując jednocześnie nową jakość w leczeniu ran, kosmetykach i innych zastosowaniach biomedycznych. w tej chwili realizowane są intensywne prace laboratoryjne, w których testowane są adekwatności fizykochemiczne i użytkowe hydrożelu.
Badacze pracują nad stworzeniem prototypu, który w przyszłości może znaleźć zastosowanie m.in. w opatrunkach medycznych.
