Hydrogel

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání

Hydrogely jsou příčně zesíťované polymerní řetězce. Jsou silně hydrofilní, mohou pojmout až stonásobky množství vody, než kolik samy váží v suchém stavu. Chemicky jsou to polyakryláty a polykarbonáty.

Původním objevitelem hydrogelu je český vědec Drahoslav Lím, který první sloučeninu syntetizoval v roce 1953. Na jeho objev navázal jiný český vědec, Otto Wichterle, který objevu využil pro výrobu měkké kontaktní čočky. Další výzkum hydrogelů probíhal v 60. a 70. letech 20. století v USA[1]. Jejich výzkum intenzivně probíhá i ve 20. létech 21. století s cílem zlepšit hojení chronických ran. V roce 2020 bylo publikováno téměř 11 tisíc vědeckých článků, zabývajících se hydrogelem, z toho více jak polovina se věnuje výzkumu[2].

Poprvé bylo slovo hydrogel použito v roce 1894.[3]

Použití[editovat | editovat zdroj]

Hydrogely při svém vzniku měly za cíl najít měkkou a lépe použitelnou náhradu tehdy používaných skleněných očních implantátů. Po náhodné syntéze nové sloučeniny se hydrogely staly předmětem jiného výzkumu s cílem vyrobit nový druh očních čoček.

Postupně hydrogely našly využití v lékařství, zemědělství, chemickém průmyslu nebo výrobě plen.

Hydrogely se používají v hydratované nebo sušené formě. Hydratované hydrogely jsou měkké a tvárné. Používají se pro náplasti, elektronické senzory nebo protézy. Sušené hydrogely v podobě prášku nebo drobných kuliček jsou tvrdé a absorbují vlhkost. Používají se jako superabsorbční prostředek v zahradnictví, nebo zemědělství.

Lékařské hydrogely[editovat | editovat zdroj]

V medicíně jsou nynějším hlavním využitím hydrogelů:

  • zdravotní pomůcky – čočky, protézy,
  • hojení ran – náplasti, obvazy.

Právě lékařské účely využití hydrogelů jsou v současnosti hlavním motorem výzkumu.

Zemědělské hydrogely[editovat | editovat zdroj]

Hydrogely v zemědělství mají využití jako superabsorbentní látky, které udržují půdu optimálně vlhkou. Díky jejich schopnosti pojmout vodu se v půdě dlouhodobě zadržuje voda, kterou mohou plodiny vstřebávat v obdobích, kdy by jinak bylo vláhy v půdě málo. Superabsorbenty v půdě mají omezenou životnost (obvykle 3 až 5 let), ale pomáhají zvyšovat úrodnost a tím výnos na ošetřené půdě.

Absorbčních schopností se využívá také pro aplikaci hnojiv, která se díky hydrogelu uvolňují postupně během celé vegetační sezóny plodin.

Vlastností hydrogelů využívají průmyslové zemědělské podniky i hobby zahrádkáři. Díky superabsorbentu lze zvyšovat výnos doma pěstovaných plodin a snižovat pracnost péče o zahradu a záhony.[4] Jejich vlastností se také využívá při převozech nebo přesazování stromů, keřů nebo plodin. Přidáním suberabsorbentu a nasycením vodou pak rostliny pomaleji usychají a snesou delší období při vykořenění.[5]

Vědecké výzkumy popisují využití polyakrylátu sodného jako superabsorbentu ve velmi suchých zemědělských oblastech, kde lze nasazením superabsorbentu dosáhnout nadprůměrných výnosů, jinak nedosažitelných běžným způsobem obdělávání půdy. Dalším kombinováním superabsorbentů a rozpustných hnojiv lze i v nepříznivých podmínkách zvyšovat pěstební výnosy a pěstovat plodiny, které by bez použití polyakrylátu sodného vlivem suchého podnebí nepřežily.[6]

Jiné hydrogely[editovat | editovat zdroj]

Hydrogely se používají i jako ochranná vrstva pro displeje, například mobilních telefonů, nebo jiné citlivé části elektroniky. Jejich využití zatím není příliš rozšířené. Specifické chování hydrogelových vrstev na displeji (ve srovnání s pevnými skly) také není pro některé uživatele pohodlné.

Některé aplikace hydrogelů zahrnují i elektroniku, např. senzory. V nich se využívá hydrofilie hydrogelu, který při vstřebávání vody mění svůj objem.

Hydrogel je také součástí dětských plen, kde zadržuje moč.

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. History of Super Absorbent Polymer Chemistry | M² Polymer Technologies Inc.. | M² Polymer Technologies Inc. [online]. 2019-02-21 [cit. 2020-10-28]. Dostupné online. (anglicky) 
  2. 0 Search Results - Keywords(hydrogel) - ScienceDirect. www.sciencedirect.com [online]. [cit. 2020-10-28]. Dostupné online. (anglicky) 
  3. Der Hydrogel und das kristallinische Hydrat des Kupferoxydes. Zeitschrift für Chemie und Industrie der Kolloide. 1907-01-01, roč. 1, čís. 7, s. 213–214. Dostupné online [cit. 2020-10-28]. ISSN 1435-1536. DOI:10.1007/BF01830147. (německy) 
  4. STYLE, Garden. Použití agrogelu při přípravě půdy ve skleníku - Garden Style. garden-style.cz [online]. 2020-03-23 [cit. 2020-02-10]. Dostupné online. (česky) 
  5. Commercial Uses of Sodium Polyacrylate. Sciencing [online]. [cit. 2021-02-10]. Dostupné online. (anglicky) 
  6. GEESING, D. Influence of sodium polyacrylate on the water-holding capacity of three different soils and effects on growth of wheat. Soil Use and Management [online]. 2004 [cit. 2021-02-11]. Dostupné online.