Wetenschappers uit Łukasiewicz hebben hydrogels ontwikkeld van natuurlijke polymeren met het vermogen om zichzelf te herstellen

Wetenschappers van het Instituut voor Industriële Chemie in Łukasiewicz hebben een nieuw type hydrogel ontwikkeld op basis van natuurlijke polymeren, onder andere gemaakt van zetmeel. Bovendien hebben ze het vermogen om hun structuur binnen enkele uren na beschadiging te herstellen, wat de deur opent naar medische toepassingen.

De oplossing is het antwoord van de onderzoekers op de uitdagingen die samenhangen met het toenemende gebruik van hydrogels van synthetische polymeren, vertelde dr. Katarzyna Łęczycka-Wilk van de afdeling Biomaterialen van het Łukasiewicz - Instituut voor Industriële Chemie, vernoemd naar prof. Ignacy Mościcki, aan PAP.

Hydrogels zelf, vervolgde ze, zijn driedimensionale polymeernetwerken die in staat zijn om aanzienlijke hoeveelheden water of biologische vloeistoffen te absorberen (op te zuigen) en vast te houden (vast te houden) zonder hun structurele integriteit te verliezen.

"Hydrogels van synthetische polymeren worden al jaren gebruikt in vele industrieën - van de geneeskunde tot de cosmetica-industrie - dankzij hun flexibiliteit en uitstekende absorptie-eigenschappen. Helaas gaat hun wijdverbreide gebruik gepaard met milieuproblemen en hoge ecologische kosten. De meeste synthetische polymeren breken niet op natuurlijke wijze af, wat leidt tot afvalophoping. Bovendien gaat hun productie vaak gepaard met de uitstoot van giftige stoffen en een hoog verbruik van niet-hernieuwbare grondstoffen, zoals ruwe olie", aldus de wetenschapper, die zich bezighoudt met de ontwikkeling en het onderzoek van moderne polymeermaterialen, met name hydrogels en biocomposieten voor toepassingen in de geneeskunde, cosmetica, landbouw en milieubescherming.

Deze moderne materialen, ontwikkeld door onderzoekers van Łukasiewicz, zijn gemaakt van plantaardige grondstoffen: zetmeel en glucomannan, waardoor ze volledig hernieuwbaar en biologisch afbreekbaar zijn.

Katarzyna Łęczycka-Wilk meldde dat de nieuwe hydrogels tot 35 keer meer water kunnen opnemen dan ze wegen. "Alkalische omstandigheden versterken dit vermogen nog eens extra, terwijl de toevoeging van citroenzuur de zwelling vermindert en tegelijkertijd de structuur van het materiaal versterkt door te werken als een vernettingsmiddel," benadrukte ze.

"Bovendien hebben hydrogels een uniek zelfherstellend vermogen: ze kunnen hun structuur binnen enkele uren na beschadiging weer opbouwen, waardoor ze uitzonderlijk duurzaam en betrouwbaar zijn in medische toepassingen", voegt de wetenschapper toe.

Dankzij de aanwezigheid van bioactieve additieven vertonen hydrogels hygiënische eigenschappen, beschermen ze tegen micro-organismen en ondersteunen ze de wondgenezing. "De hoogste antioxidantactiviteit werd waargenomen in hydrogels met de toevoeging van hydrofobe DES (diep eutectische oplosmiddelen) op basis van menthol, thymol en vanilline. Deze materialen kenmerken zich ook door een hoge thermische stabiliteit: bij een temperatuur van 150 graden Celsius neemt de massa van de hydrogel slechts met 5 procent af", aldus de onderzoeker.

Dankzij hun eigenschappen kunnen zelfherstellende hydrogels onder andere worden gebruikt als intelligente wondhelende verbanden die na beschadiging automatisch hun integriteit herstellen en zo continue bescherming en een optimale micro-omgeving voor weefselregeneratie bieden; biocompatibele implantaten die zich aanpassen aan fysiologische omstandigheden; geneesmiddeldragers met gecontroleerde afgifte die een nauwkeurige toediening van therapeutische stoffen mogelijk maken als reactie op biologische of mechanische stimuli; of materialen die worden gebruikt in weefseltechnologie en regeneratieve processen ondersteunen door de eigenschappen van de extracellulaire matrix na te bootsen en de celproliferatie te stimuleren.

Katarzyna Łęczycka-Wilk benadrukte bovendien dat hydrogels op basis van natuurlijke polymeren biologisch afbreekbaar, biocompatibel zijn en passen binnen de uitgangspunten van de circulaire economie. "Hun productie maakt het mogelijk het gebruik van niet-hernieuwbare grondstoffen te beperken en de uitstoot van schadelijke stoffen te verminderen, terwijl ze tegelijkertijd een nieuwe kwaliteit bieden in wondbehandeling, cosmetica en andere biomedische toepassingen", gaf ze aan.

Zoals de onderzoeker aangaf, "wordt er momenteel intensief laboratoriumwerk verricht, waarbij de fysisch-chemische en functionele eigenschappen van de hydrogel worden getest". Onderzoekers werken aan de ontwikkeling van een prototype dat in de toekomst onder andere kan worden toegepast in medische verbanden. (PAP)

Wetenschap in Polen

acp/ zan/

De PAP Foundation staat het kosteloos overnemen van artikelen van de Nauka w Polsce Service toe, mits u ons maandelijks per e-mail informeert over het gebruik van de dienst en de bron van het artikel vermeldt. In portals en internetdiensten dient u het volgende adres te vermelden: Bron: naukawpolsce.pl, en in tijdschriften de annotatie: Bron: Nauka w Polsce Service - naukawpolsce.pl. Bovenstaande toestemming is niet van toepassing op: informatie uit de categorie "Wereld" en foto- en videomateriaal.