ಸರಳ ಜನಪ್ರಿಯ ವಿಜ್ಞಾನ: 1 ನಿಮಿಷದಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಎಂದರೇನು ಎಂದು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಿ? ಇದನ್ನು ಯಾವುದಕ್ಕಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ?

[ವಿಜ್ಞಾನದ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನ]

ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್‌ಗಳು ಹೈಡ್ರೋಫಿಲಿಕ್ ಪಾಲಿಮರ್ ಸರಪಳಿಗಳ ಜಾಲಗಳು, ಇವುಗಳನ್ನು ಕೊಲೊಯ್ಡಲ್ ಜೆಲ್‌ಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದರಲ್ಲಿ ನೀರು ಪ್ರಸರಣ ಮಾಧ್ಯಮವಾಗಿದೆ. ಮೂರು-ಆಯಾಮದ ಸಾಫ್ಟ್ವೇರ್ ಹೈಡ್ರೋಫಿಲಿಕ್ ಪಾಲಿಮರ್ ಸರಪಳಿಗಳು ಅಡ್ಡ-ಲಿಂಕ್ ಮೂಲಕ ಒಟ್ಟಿಗೆ ಹಿಡಿದಿರುವುದಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗಿದೆ. ಅಡ್ಡ-ಜೋಡಣೆಯಿಂದಾಗಿ, ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಜಾಲದ ರಚನಾತ್ಮಕ ಸಮಗ್ರತೆಯು ನೀರಿನ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಯಿಂದ ಕರಗುವುದಿಲ್ಲ (doi: 10.1021/acs.jchemed.6b00389). ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್‌ಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ (ಅವುಗಳು 90% ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ನೀರನ್ನು ಹೊಂದಿರಬಹುದು) ನೈಸರ್ಗಿಕ ಅಥವಾ ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಪಾಲಿಮರ್ ನೆಟ್‌ವರ್ಕ್‌ಗಳು. "ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್" ಎಂಬ ಪದವು ಮೊದಲು 1894 ರಲ್ಲಿ ಸಾಹಿತ್ಯದಲ್ಲಿ ಕಾಣಿಸಿಕೊಂಡಿತು (doi: 10.1007/BF01830147). ಆರಂಭದಲ್ಲಿ, ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್‌ಗಳ ಮೇಲಿನ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಈ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಸರಳವಾದ ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ಅಡ್ಡ-ಸಂಯೋಜಿತ ಪಾಲಿಮರ್ ನೆಟ್‌ವರ್ಕ್‌ನ ಮೇಲೆ ಅದರ ಮೂಲ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಾದ ಊತ/ಊತ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರ ಮತ್ತು ಸಮತೋಲನ, ದ್ರಾವಣ ಪ್ರಸರಣ, ಪರಿಮಾಣ ಹಂತದ ಪರಿವರ್ತನೆ ಮತ್ತು ಸ್ಲೈಡಿಂಗ್ ಘರ್ಷಣೆ ಮತ್ತು ಅಂತಹ ಅನ್ವಯಗಳನ್ನು ಸಂಶೋಧನೆ ಮಾಡಲು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಿತು. ಉದಾಹರಣೆಗೆ ನೇತ್ರಶಾಸ್ತ್ರ ಮತ್ತು ಔಷಧ ವಿತರಣೆ. ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಸಂಶೋಧನೆಯ ನಿರಂತರ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯೊಂದಿಗೆ, ಅದರ ಗಮನವು ಸರಳ ನೆಟ್‌ವರ್ಕ್‌ಗಳಿಂದ "ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ" ನೆಟ್‌ವರ್ಕ್‌ಗಳಿಗೆ ಬದಲಾಗಿದೆ. ಈ ಹಂತದಲ್ಲಿ, pH, ತಾಪಮಾನ, ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಮತ್ತು ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಂತಹ ಪರಿಸರ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಬಲ್ಲ ವಿವಿಧ ಜಲಜನಕಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ವಿದ್ಯುತ್ ಮತ್ತು ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುವ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಆಕ್ಯೂವೇಟರ್ ಅನ್ನು ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಲಾಗಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಆ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್‌ಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ತುಂಬಾ ಮೃದುವಾಗಿದ್ದವು ಅಥವಾ ಯಾಂತ್ರಿಕವಾಗಿ ತುಂಬಾ ದುರ್ಬಲವಾಗಿದ್ದವು, ಇದು ಅವುಗಳ ಸಂಭಾವ್ಯ ಅನ್ವಯಗಳನ್ನು ಬಹಳವಾಗಿ ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸಿತು. ಹೊಸ ಸಹಸ್ರಮಾನದ ಆಗಮನದೊಂದಿಗೆ, ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್‌ಗಳು ಸಹ ಹೊಸ ಯುಗವನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸಿವೆ, ಅವುಗಳ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಲ್ಲಿ ಸುಧಾರಣೆಗಳೊಂದಿಗೆ. ಈ ಯಶಸ್ಸು ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್‌ಗಳ ಅನೇಕ ಅಂತರಶಿಕ್ಷಣ ಅಧ್ಯಯನಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗಿದೆ. ಇತ್ತೀಚಿನ ದಿನಗಳಲ್ಲಿ, ಸ್ನಾಯು ಮತ್ತು ಕಾರ್ಟಿಲೆಜ್‌ಗಿಂತ ಬಲವಾಗಿರುವ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್‌ಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಶಕ್ತಿ-ಸೇವಿಸುವ ರಚನೆಗಳೊಂದಿಗೆ ವಿವಿಧ ರಾಸಾಯನಿಕ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು. ಇದರ ಜೊತೆಯಲ್ಲಿ, ಇದು ಸ್ವಯಂ-ಗುಣಪಡಿಸುವಿಕೆ, ಬಹು ಪ್ರಚೋದಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು, ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ, ಸೂಪರ್ ಆರ್ದ್ರತೆ, ಇತ್ಯಾದಿ ಇತರ ಕಾರ್ಯಗಳನ್ನು ಸಹ ಸಾಧಿಸುತ್ತದೆ. ಅಂಗಗಳು, ಪುನರುತ್ಪಾದಕ ಔಷಧ, ಇತ್ಯಾದಿ (doi: /10.1021/acs.macromol.0c00238).

【ಮುಖ್ಯ ಉದ್ದೇಶ.

1. ಅಂಗಾಂಶ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್‌ನಲ್ಲಿ ಸ್ಕ್ಯಾಫೋಲ್ಡ್ (doi: 10.1002/advs.201801664).

2. ಸ್ಕ್ಯಾಫೋಲ್ಡ್ ಆಗಿ ಬಳಸಿದಾಗ, ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಅಂಗಾಂಶಗಳನ್ನು ಸರಿಪಡಿಸಲು ಮಾನವ ಜೀವಕೋಶಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರಬಹುದು. ಅವರು ಕೋಶಗಳ 3D ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪರಿಸರವನ್ನು ಅನುಕರಿಸುತ್ತಾರೆ (doi: 10.1039/C4RA12215).

3. ಕೋಶ ಸಂಸ್ಕೃತಿಗಾಗಿ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್-ಲೇಪಿತ ಬಾವಿಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ (doi: 10.1126/science.1116995).

4. ಪರಿಸರ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಜಲಜನಕಗಳು ("ಸ್ಮಾರ್ಟ್ ಜೆಲ್ಗಳು" ಅಥವಾ "ಸ್ಮಾರ್ಟ್ ಜೆಲ್ಗಳು" ಎಂದೂ ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ). ಈ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್‌ಗಳು pH, ತಾಪಮಾನ ಅಥವಾ ಮೆಟಾಬೊಲೈಟ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಗ್ರಹಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ ಮತ್ತು ಅಂತಹ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ (doi: 10.1016/j.jconrel.2015.09.011).

5. ಚುಚ್ಚುಮದ್ದಿನ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್, ಇದನ್ನು ರೋಗಗಳ ಚಿಕಿತ್ಸೆಗಾಗಿ ಔಷಧ ವಾಹಕವಾಗಿ ಅಥವಾ ಪುನರುತ್ಪಾದನೆ ಉದ್ದೇಶಗಳಿಗಾಗಿ ಅಥವಾ ಟಿಶ್ಯೂ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್‌ಗಾಗಿ ಸೆಲ್ ಕ್ಯಾರಿಯರ್ ಆಗಿ ಬಳಸಬಹುದು (doi: 10.1021/acs.biomac.9b00769).

6. ನಿರಂತರ ಬಿಡುಗಡೆ ಔಷಧ ವಿತರಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆ. ಅಯಾನಿಕ್ ಶಕ್ತಿ, ಪಿಹೆಚ್ ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಔಷಧ ಬಿಡುಗಡೆ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಪ್ರಚೋದಕಗಳಾಗಿ ಬಳಸಬಹುದು (doi: 10.1016/j.cocis.2010.05.016).

7. ನೆಕ್ರೋಟಿಕ್ ಮತ್ತು ಫೈಬ್ರೊಟಿಕ್ ಅಂಗಾಂಶಗಳ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ, ಡಿಗ್ರೀಸಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಡಿಬ್ರೀಡ್ಮೆಂಟ್ ಅನ್ನು ಒದಗಿಸಿ

8. ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಅಣುಗಳಿಗೆ (ಗ್ಲೂಕೋಸ್ ಅಥವಾ ಪ್ರತಿಜನಕಗಳಂತಹ) ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುವ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್‌ಗಳನ್ನು ಬಯೋಸೆನ್ಸರ್ ಅಥವಾ ಡಿಡಿಎಸ್ ಆಗಿ ಬಳಸಬಹುದು (doi: 10.1021/cr500116a).

9. ಬಿಸಾಡಬಹುದಾದ ಒರೆಸುವ ಬಟ್ಟೆಗಳು ಮೂತ್ರವನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು ಅಥವಾ ನೈರ್ಮಲ್ಯ ಕರವಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ಹಾಕಬಹುದು (doi: 10.1016/j.eurpolymj.2014.11.024).

10. ಕಾಂಟ್ಯಾಕ್ಟ್ ಲೆನ್ಸ್‌ಗಳು (ಸಿಲಿಕೋನ್ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್, ಪಾಲಿಯಾಕ್ರಿಲಾಮೈಡ್, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಹೊಂದಿರುವ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್).

11. ಇಇಜಿ ಮತ್ತು ಇಸಿಜಿ ವೈದ್ಯಕೀಯ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳು ಅಡ್ಡ-ಸಂಯೋಜಿತ ಪಾಲಿಮರ್‌ಗಳಿಂದ (ಪಾಲಿಥಿಲೀನ್ ಆಕ್ಸೈಡ್, ಪಾಲಿಎಎಂಪಿಎಸ್ ಮತ್ತು ಪಾಲಿವಿನೈಲ್‌ಪಿರೊಲಿಡೋನ್) ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ.

12. ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಸ್ಫೋಟಕಗಳು.

13. ಗುದನಾಳದ ಆಡಳಿತ ಮತ್ತು ರೋಗನಿರ್ಣಯ.

14. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಚುಕ್ಕೆಗಳ ಪ್ಯಾಕೇಜಿಂಗ್.

15. ಸ್ತನ ಕಸಿ (ಸ್ತನ ವರ್ಧನೆ).

16. ಅಂಟು.

17. ಶುಷ್ಕ ಪ್ರದೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಮಣ್ಣಿನ ತೇವಾಂಶವನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಬಳಸುವ ಕಣಗಳು.

18. ಸುಟ್ಟಗಾಯಗಳನ್ನು ಅಥವಾ ಇತರ ಗಟ್ಟಿಯಾಗುವ ಗಾಯಗಳನ್ನು ಸರಿಪಡಿಸಲು ಡ್ರೆಸ್ಸಿಂಗ್. ಆರ್ದ್ರ ವಾತಾವರಣವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸಲು ಅಥವಾ ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಗಾಯದ ಜೆಲ್ ಬಹಳ ಸಹಾಯಕವಾಗಿದೆ.

19. ಬಾಹ್ಯ ಬಳಕೆಗಾಗಿ ಔಷಧ ಸಂಗ್ರಹಣೆ; ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಅಯಾನೊಫೊರೆಸಿಸ್‌ನಿಂದ ವಿತರಿಸಿದ ಅಯಾನಿಕ್ ಔಷಧಗಳು.

20. ಪ್ರಾಣಿಗಳ ಲೋಳೆಪೊರೆಯ ಅಂಗಾಂಶಗಳನ್ನು ಅನುಕರಿಸುವ ವಸ್ತು, ಔಷಧ ವಿತರಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಲೋಳೆಪೊರೆಯ ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವ ಗುಣಗಳನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ (doi: 10.1039/C5CC02428E).

21. ಉಷ್ಣ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆ. ಅಯಾನುಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಿದಾಗ, ಇದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳು ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಂದ ಶಾಖವನ್ನು ಹೊರಹಾಕುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಶಾಖ ವಿನಿಮಯವನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ.

【ನಮ್ಮ ಪ್ರಸ್ತುತ ಪ್ರಗತಿ

ಪ್ರಸ್ತುತ, ನಮ್ಮ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳನ್ನು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಕಾಸ್ಮೆಟಾಲಜಿ ಮತ್ತು ವೈದ್ಯಕೀಯ ಚಿಕಿತ್ಸೆಯಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಉದ್ಯಮದಲ್ಲಿ ದೇಶೀಯ ಮತ್ತು ವಿದೇಶಗಳಲ್ಲಿ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖ ಸ್ಥಾನವನ್ನು ಕಾಯ್ದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು QA \ QC ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ.