Hidrojeller, çoğunlukla sudan ve biraz polimerden oluşan yumuşak, biyolojik olarak dost malzemelerdir. Jell-O benzeri bu madde, tıbbi yamalar, spreyler ve yapıştırıcılar şeklinde mevcuttur ve yaraları sarmak, implantları yerleştirmek ve zamanla ilaç kapsüllemek ve salmak için cilde yapıştırılabilir veya vücuda yerleştirilebilir.
Yapışkan, esnek ve koruyucu özelliklerine rağmen, hidrojellerin bir ana özelliği eksiktir: nefes alabilirlik. Çok uzun süre giyildiğinde, bir bandaj veya yama nem ve teri hapseder, bu da dokuları tahriş edebilir ve bir hidrojelin yapıştığı herhangi bir cihazın etkinliğini azaltabilir.
Şimdi MIT mühendisleri, hem nemli hem de havalandırmalı, yani havaya geçirgen bir hidrojel için bir tarif geliştirdiler. Yeni malzeme, geleneksel hidrojeller kadar yumuşak, esnek ve sağlamdır, ancak jel içinde hava geçişine izin veren küçük tünellerden oluşan bir ağ vardır.
Havalandırmalı hidrojel, geleneksel hidrojellere kıyasla daha uzun süre giyilebilir, cilt tahrişine neden olmadan. Ayrıca, egzersiz sırasında bile ter birikimini azaltabilir. Deneylerde, gönüllüler yeni nefes alabilir hidrojel ile göğüslerine bağlı kablosuz kalp monitörleri taktılar. 10 gün boyunca düzenli olarak egzersiz yaptıktan sonra, gönüllülerde cilt tahrişi belirtisi görülmedi ve kalp monitörleri net okumalar sağladı.
Sonuçlar, bugün Nature dergisinde rapor edilmiştir ve nefes alabilir bandajlar ve pansumanlar, kozmetik yüz maskeleri ve kontakt lensler gibi daha uzun ömürlü hidrojel ürünlerinin yanı sıra daha iyi performans gösteren sağlık monitörleri ve implantlar için olanaklar sağlayabilir.
“Su ve oksijen yaşam için hayati öneme sahiptir,” diyor Mekanik Mühendislik Uncas (1923) ve Helen Whitaker Profesörü, sivil ve çevre mühendisliği ile tıbbi mühendislik ve bilim profesörü Xuanhe Zhao. “Artık hidrojellere hava eklediğimize göre, insanlar geniş uygulamalar bulabilir.”
Zhao'nun çalışmadaki MIT'li ortak yazarları arasında Xiao-Yun Yan, Shucong Li, Won Jun Song, Runze Li, Bastien Aymon, Jingjing Wu, Gengxi Lu, Jiayi Liu, Shu Wang, Eric Lu, Hyunhee Lee, James Zhang, Casey O’Brien ve Zachary Smith ile birçok diğer kurumdan işbirlikçileri bulunmaktadır.
Jello'dan nefes almak
Tipik bir hidrojelin yaklaşık %90'ı sudan oluşur. Malzemenin geri kalanı polimerlerden oluşur. Kimyasal bir süreç olan “çapraz bağlama” ile su ile karıştırıldığında, polimerler suyu yerinde tutan bir tür iskeleye yerleşir ve hem yumuşak hem de esnek bir jel oluşturur. Ancak hidrojelin bileşimi esasen su olduğundan, havanın malzeme içinde etkili bir şekilde geçmesi doğal olarak zordur.
“Genel olarak, su nefes alabilir değildir,” diyor ortak yazar Xiao-Yun Yan. “Hidrojel %80 ila %90 su içerir, Jell-O'ya benzer. Ve Jell-O'dan nefes alamazsınız.”
Diğer gruplar, esasen iki yaklaşım benimseyerek hava geçirgen hidrojeller tasarlamaya çalıştılar. İlk yaklaşım, jel boyunca mikroskopik delikler açmaktır. Bu tür tasarımlar nefes alabilir, ancak yalnızca havada. Sıvı içine yerleştirildiğinde, delikler hızla tıkanır.
Araştırmacılar ayrıca, doğal olarak havayı geçiren bazı polimerlerle hidrojel karıştırmayı denediler. Ancak bu yaklaşım, havanın tüm jel boyunca hareket etmesi için yeterli geçirgen alan yaratmak amacıyla hidrojele büyük miktarda polimer eklemeyi gerektirir. Bu hidrojeller, genel olarak daha az nemli hale getirerek suya karşı daha fazla polimer dengesine sahip olurlar.
Hidrojellerin geliştirilmesi ve uygulanmasında lider olan Zhao, havanın geçmesine izin veren ancak su ağırlıklı yapısını kaybetmeyen bir hidrojel yapmak istedi.
“Havanın geçmesine izin vermek için birçok küçük kanal oluşturmak istiyoruz, aynı zamanda jelde bol miktarda suyu korumak istiyoruz,” diyor Zhao. “Bu önemli bir zorluktu ve insanların imkansız olduğunu düşündüğü bir şeydi.”
Hava için otoyollar
Birkaç yıllık araştırmanın ardından, ekip, havanın geçmesine izin vermek için gereken su dışındaki bile
