Использование гидрогеля: Гидрогель: инструкция по применению – Интернет-магазин «СЕМЕНА ТУТ»

состав, характеристики, инструкция по применению

Гидрогель для растений – это гранулы специально разработанного полимера абсорбента, благодаря своей пористой структуре, способного впитывать и длительное время удерживать большое количество воды, постепенно отдавать ее комнатным растениям.

Для чего нужен гидрогель?

Всем, кому приходилось заниматься выращиванием растений и рассады, хорошо знакома одна проблема: как удержать влагу в почве или специальной питательной среде? И вот появился новый уникальный материал, гранулы которого обладают способностью, сильно набухая, поглощать и удерживать огромное количество влаги. Всего 10 г этих гранул способны впитать до двух литров дистиллированной воды. Речь идет о гидрогеле на основе полиакриламида.Вместе с водой гидрогель впитывает и все, что в ней растворено. А это могут быть самые разные подкормки, содержащие макро- и микроэлементы, регуляторы роста и прочие необходимые для развития растения вещества. При этом расходоваться они будут постепенно, воздействуя на растение длительное время, а поливать его придется гораздо реже, чем в горшке с обычной почвой.

Гидрогель можно использовать и в чистом виде — для содержания комнатных растений, выращивания рассады и проращивания семян, и в смеси с различными грунтами — для укоренения черенков. Такие смеси с гидрополимером также обладают очень большой влагоемкостью. Например, субстрат, состоящий из 1000 г промытого песка и 50 г сухого полимера, может впитать до 10 л воды (или питательного раствора) и удерживать ее длительное время, обеспечивая оптимальную влажность.

Преимущества использования:

• повышает способность удерживать влагу у почвогрунтов;
• обеспечивает значительное снижение частоты поливов;
• предотвращает выщелачивание из почвы питательных элементов;
• снижает трудозатраты на полив;
• повышает уровень выживаемости растений после пересадки;
• повышает качество и выход рассады;
• обеспечивает рост растений в засушливых условиях.

Области применения:

• садоводство и огородничество;
• комнатное растениеводство;
• выращивание рассады;
•  проращивание семян;
• транспортировка, пересадка и хранение растений.

Отдавая влагу растениям, гранулы гидрогеля уменьшаются в объеме, а при поливе их размер вновь увеличивается и они раздвигают частицы грунта. В результате возникает эффект насоса, благодаря которому почва хорошо обеспечивается воздухом.

Практическое применение гидрогеля

В продажу гидрогель обычно поступает в виде гранул. Они бывают разного размера и цвета; отличается и объем упаковки. Мелкие гранулы удобно использовать для проращивания семян, для добавления к грунту предпочтительны более крупные. Цвет субстанции на ее свойства не влияет. Перед использованием гель замачивают в воде.

Впитывая влагу, он значительно увеличивается в размерах: на трехлитровую банку достаточно двух столовых ложек гранул; из 100-граммовой упаковки получается от 8 до 10 литров геля. Излишек воды можно слить, отбросив приготовленный состав на дуршлаг.

Неиспользованный гель длительное время хранится в холодильнике, в закрытой емкости. А оставив его в открытой посуде при комнатной температуре, после испарения влаги вы увидите, что он снова кристаллизовался.

Если гидрогель планируется использовать для проращивания семян, следует учесть, что сам по себе он – субстанция инертная, в нем нет питательных веществ, которые нужны растениям для развития и роста. В таком случае можно добавлять в воду для замачивания водорастворимые удобрения (например, комплексную смесь Кемира) или стимуляторы роста (к примеру, НВ101).

Используя гидрогель, можно создавать замечательные декоративные композиции из комнатных растений. Любой прозрачный сосуд интересной формы, заполненный бесцветными или окрашенными с помощью пищевых красителей гранулами гидрогеля, уже сам по себе может служить оригинальным украшением интерьера. А с посаженным в этот сосуд растением композиция приобретает совершенно фантастический вид.

Проращивание семян в гидрогеле

Используют гидрогель для проращивания семян различными способами – каждый садовод опытным путем определяет для себя наиболее подходящий. Помимо индивидуальных предпочтений, выбор может зависеть и от размера семян. Можно посеять в чистый гель. Если замоченные гранулы были крупными, набухший состав лучше протереть через сито или измельчить блендером (миксером), чтобы образовалась однородная желеобразная масса.

Этот состав выкладывают в подготовленные плошки слоем около 3 см, и по его поверхности раскладывают семена. Иногда крупные куски набухшего гидрогеля не измельчают, а нарезают тонкими пластами, поверх которых выкладывают семена, слегка вдавливая их в поверхность пластины кончиком зубочистки.

Заглублять семена в гель не следует, чтобы не лишить их доступа воздуха, достаточно слегка прижать, чтобы контакт с гелевой массой был более плотным. Емкость с посевами накрывают полиэтиленовой пленкой – это помогает избежать пересыхания; не реже чем раз в день пленку нужно снимать, чтобы стряхнуть скопившийся конденсат и проветрить посевы.

Если семенам для прорастания требуется темнота, применяют черную пленку или убирают емкости с посевами в шкаф (кладовку). Плошки с разложенными на геле семенами удобно применять и для стратификации. Можно использовать гидрогель в смеси с грунтом, обычно используемым для рассады.

Оптимальная пропорция: 3 – 4 части почвенной смеси на 1 часть геля. Этой смесью, слегка утрамбовывая ее, заполняют емкости для посева. На поверхности тонким слоем распределяют протертую (измельченную) гелевую массу, и в этот слой геля высевают семена. Посевы опрыскивают водой и тоже накрывают пленкой, которую снимают, когда появятся ростки.

Поверх геля к росткам можно подсыпать немного почвы, чтобы сеянцы не вытягивались. Такой способ проращивания хорошо подходит для мелких семян. Если семена проращиваются в чистом геле, то в фазе семядольных листьев их обычно пересаживают в грунт. Чтобы не повредить корешки, росток переносят в почву вместе с кусочком геля.

Следует учесть, что не для всех семян пригоден такой метод проращивания. В первую очередь он рекомендуется для тех растений, семена которых требуют длительной стратификации, очень мелкие или нуждаются в особых условиях в период прорастания. Таковы, к примеру, лобелия, петуния, примулы, гейхеры.

Практические советы

• Перед посадкой в гидрогель корни растения надо тщательно отмыть от земли. Чем гуще и тоньше корешки растения, тем сложнее подготовить его к пересадке. Поэтому, пока вы не приобрели необходимого опыта, начните с растений, имеющих толстые основные корни или выращенных с применением гидропоники.
• Ни в коем случае нельзя сильно заливать гидрогель водой, так как это препятствует поступлению воздуха между гранулами и ухудшает условия аэрации. Для уменьшения испарения с поверхности гидрогеля, чтобы поливать растение приходилось пореже, полезно затянуть горловину сосуда прозрачной пленкой из пищевого полиэтилена, оставив лишь небольшое отверстие вокруг ствола.
• В результате диффузии со временем происходит смешение цветов послойно окрашенного геля. Если композиция в результате изменения цвета утратила эффектный внешний вид, необходимо аккуратно извлечь растение, отряхнуть корни и промыть гидрогель слабым мыльным раствором или просто горячей водой. Гидрогель при этом обесцветится, и его опять можно будет подкрасить специальным пищевым красителем.

В общем, гидрогель безусловно стоит попробовать. Мы уверены, что его применение доставит удовольствие как начинающим, так и опытным любителям растений и откроет новые перспективы в их увлечении.

Что такое гидрогель для растений, как применять гидрогель

Гидрогель изобрели специально, чтобы помочь садоводам с поливом. Он не дает воде испаряться, а растения эффективно используют получаемую влагу. Многие огородники слышали о гидрогеле для растений, но как его использовать, известно не всем. Он хорошо поглощает влагу, а потом медленно отдает её. Вода поступает к корневой системе целенаправленно и не расходуется зря.

Выпускается он в трех видах: порошок, гранулы и жидкость. Какой выбрать, каждый решает сам. Во время соприкосновения с водой гранулы разбухают, впитывая в себя воду и увеличиваясь в размере. Разбухшие гранулы напоминают прозрачные бесцветные желейные шарики. Сколько нужно воды, смотрят в инструкции.

У гидрогеля много плюсов: это экологически чистый материал, не оказывающий вредного воздействия. Он работает на поддержание в почве водного баланса, предохраняет почву от пересыхания и трещин, разрыхляет почву, помогает дольше сохранить в почве питательные вещества и ускорить развитие растений. Выполнив поставленную задачу, гель быстро разлагается.

Гидрогель и аквагрунт – в чем разница

Аквагрунт по-другому называют еще экопочвой. Он похож на разноцветные гранулы. Впитывая воду, они разбухают и превращаются в прозрачные яркие шарики. Они используются как субстрат для посадки. На ярком солнце шарики быстро теряют цвет и декоративность.

Чтобы получить максимальную пользу, нужно знать специфические характеристики препарата. У аквагрунта предназначение другое, чем у гидрогеля, и это важно. По внешнему облику и свойствам они похожи между собой, но есть и серьезные различия.

 Аквагрунт – это декоративная разновидность геля. По химической структуре они аналогичны, но у аквагрунта она более плотная. Для выращивания растений он не подходит. С его помощью создают красивые композиции, добавляя в вазы со свежими цветами. В него можно посадить семена и растения, но в почве он не работает.

Из полимера можно сделать освежитель воздуха, добавив до разбухания капельки ароматного масла.

У гидрогеля возможности применения шире. Пользы он приносит больше. Сквозь плотную структуру аквагрунта корни цветов и растений не прорастают.

Каким бывает

В сухом виде гель похож на мелкую крошку белого цвета. У твердых крупинок различная форма, но, когда напитаются влагой, они меняются, увеличиваясь в размере от 200 до 300 раз. Шарики становятся похожи на зернистую желеобразную субстанцию. Гидрогель используют в садоводстве вместо субстрата для посадки или вносят внутрь грунта. Корни саженцев проникают внутрь шариков и забирают необходимое им количество влаги. Вода из геля не испаряется и не портится внутри.

Бывает и в жидком виде, но используется такой редко. Выглядит он так же, как и обычный гель, но, если добавить воду, он в ней разбавляется. Жидкий подходит для смачивания семян перед посевом, что ускоряет их всхожесть. Но для проращивания гидрогелем пользоваться нельзя. Он закрывает доступ кислорода к семенам, и они всходят хуже.

Гидрогель в гранулах бывает мелкой и крупной фракции. Трудно сказать, какой лучше. Всё зависит от области применения. Из мелких гранул до 0,3 мм готовят однородный гель. В нем обмакивают корневую систему растений при транспортировке и хранении. Гель предохраняет корешки от пересыхания и повреждения. После этого они быстрее приживаются и реже болеют. Эту фракцию применяют для выращивания газонов, для проращивания мелких семян цветов, моркови, укропа, редиса, клубники и томатов. Разводят водой по инструкции.

Размер гранул крупной фракции достигает 2 мм и подходит для посадки растений с большой корневой системой (деревьев и кустарников). Воду такие гранулы впитывают меньше, чем мелкие шарики, и разбухают медленнее.

Какой вид гранул приобрести – зависит от цели использования.

Достоинства

• Растения растут и развиваются быстрее на 1-2 недели, и, соответственно, увеличивается урожай;
• Вымачивание гранул в жидком удобрении дает растениям в течение длительного времени подкормку полезными питательными веществами;
• Грунт с таким материалом становится рыхлым, воздух легко проходит к корням растений, и они растут свободно и легко;
• Если внести его в открытый грунт, приживаемость саженцев увеличивается до 98%, а газон весь сезон не теряет декоративность;
• Использование гидрогеля выгодно в финансовом смысле. На 1 л почвы нужно всего 0,8-1,6 г сухих гранул.
• Он предохраняет не только от недостатка влаги, но и от её излишка, впитывая воду и не позволяя корням растений заболеть и сгнить.
• Почва долго остается влажной и необходимость в ежедневном поливе отпадает.
• Прост в использовании.
• Семена в геле прорастают быстрее.
• Не представляет опасности ни для человека, ни для растения.
• Оставшиеся гидрошарики можно убрать на хранение в холодильник и использовать позже.
• Применение его возможно в любых условиях: в комнате, в теплице и в открытом грунте.

Недостатки

• Семена с твердой оболочкой проращивать в гидрогеле нельзя;
• Если оставить его на открытом воздухе, от солнца он может покрыться плесенью;
• Растения можно выращивать в чистом гидрогеле, но при этом через 2 года его нужно заменить, для некоторых это минус.

Особенности применения материала в растениеводстве

Гидрогель используют в садоводстве в различных целях. Большим плюсом является свойство собрать влагу, а потом медленно её отдавать, что очень ценно при отсутствии возможности регулярного полива. Когда требуется перевезти растения на дальнее расстояние, гель окажет неоценимую помощь. Он не даст корневой системе засохнуть и будет постоянно подпитывать её влагой.

Аграрный гидрогель применяют в открытом и защищенном грунте, в комнатном цветоводстве, при посадке деревьев и кустарников, для газонов и альпийских горок, в уличных и балконных контейнерах с выращиваемыми цветами.

Материал стерильный и не требует предварительной обработки. Гранулы обволакивают корни, и они легче переносят пересадку, даже если ком земли рассыпался. Гель не влияет на питательный состав и не выделяет вредных для растения веществ.

Гидрогель вносят перед высадкой растений, кустарников, хвойных, декоративных и плодовых деревьев и во время их роста. Его широко применяют в лесном хозяйстве, благодаря чему приживаемость посадок становится лучше, увеличиваясь на 30%

Газоны и лужайки нуждаются в частых и небольших поливах. Сделать это сложно, да и времени отнимает много. Внесение ггеля помогает решить проблему. Рулонные газоны приживаются быстрее, требуется меньше ухода, зелень вырастает сочной, яркой и качественной.

Гидрогель применяют для создания альпийских горок, высоких грядок, каскадных и скалистых клумб и цветников. Внесение полимера помогает избегать частых и обильных поливов, лишняя вода не стекает вниз, унося питательные вещества.

Гель незаменим во время вертикального озеленения и при разбивке сада на крыше дома, в подвесных кашпо для ампельных растений. Здесь сложнее контролировать влажность, а условия произрастания специфические. На растения сильнее, чем при обычной посадке действует смена температуры днем и ночью. Из-за испытываемого стресса они предъявляют высокие требования к влажности и питанию. Гидрогель облегчает жизнь растений и труд садовода.

Проращивание семян

Гидрогель заливают водой, ждут набухания и измельчают до однородной массы. Выкладывают в прозрачный пластиковый контейнер слоем в 3 см, вдавливают внутрь семена и накрывают крышкой или пленкой. Внутри будет образовываться конденсат. Чтобы его удалить, устраивают проветривание, приподнимая крышку.

Обратите внимание! Работают с гидрогелем осторожно. Следят, чтобы он не упал на пол или дорожку. Он очень скользкий, и, наступив, легко поскользнуться и получить травму.

Под посаженные растения

Грунт смешивают с сухими гранулами в пропорции 4 к 1 и раскладывают по ёмкостям. До края оставляют расстояние в 1 см. Сажают по обычной схеме семена и поливают водой.

Можно посадить семена в чистый гидрогель, но в таком случае нужно будет провести пересадку саженцев с двумя листочками в почву.

Гель вносят в емкости с уже растущей рассадой. Для этого аккуратно делают углубления, чтобы не повредить корни сеянцев и рассыпают грунт. Потом поливают водой и осторожно перемешивают верхний слой почвы.

Внесение гидрогеля в открытый грунт

Высаживая рассаду в открытый грунт, или пикируя по отдельным стаканчикам, их окунают корнями в массу из геля. Так саженцы на новом месте приживаются легче и быстрее.

При подготовке к посеву грядок, клумб и газонов норма расхода составляет: на квадратный метр почв необходимо взять от 25 до 100 грамм сухих гранул. При высадке с поверхностной корневой системой гель вносят на глубину в 10 см. Если корневая система уходит далеко вглубь почвы, глубину внесения геля увеличивают до 25 см.

После внесения грядку нужно обильно полить.

После полива или дождя гель собирает в себя влагу, впитывая до 200мл на 1 г сухих гранул, что позволяет снизить количество поливов.

Применение гидрогеля полезно во многих случаях:

• Почва на участке истощилась;
• Посадка плодовых деревьев и кустарников на участке с тяжелыми почвами;
• Необходимость разбить газон при невозможности его достаточного увлажнения.

При недостатке в почве питательных веществ урожайность снижается, овощи вырастают маленькими, жилистыми и невкусными. В такую почву во время весенней перекопки вносят сухой гидрогель. При высадке рассады её поливают, потом повторяют полив еще 2 раза через неделю и 1 раз через месяц. На следующий год снова вносят гидрогель, но поливать можно в 2 раза меньше. При внесении полимера на третий год растения поливают только при высаживании.

На четвертый год гидрогель в почву не вносят, чтобы избежать накопления в овощах нитратов.

При посадке деревьев и кустарников роют посадочные ямы. Вынутый грунт измельчают и смешивают с гранулами из расчета на 100 л земли 300 грамм полимера. Сажают саженцы как обычно, присыпая приготовленным грунтом.

Для клубники возле кустиков делают проколы и засыпают гранулы. После этого грядки хорошо поливают.

Гель помогает растениям выжить в засушливые годы, но панацеей его применение не является. Он не сможет уберечь от солнечных ожогов и спасти от иссушения почвы. В помощь в таких случаях используют защитные притеняющие сетки.

Посев семян в гидрогель

Гидрогель вносят и в почву при посадке семян или высаживании рассады на огородных грядках или в теплице. Для этого пользуются сухими гранулами. А для комнатных растений гранулы заранее размачивают.

Гель, используемый для проращивания семян, не выкидывают. Его можно добавить в грунт для рассады или добавить в лунки в открытом грунте.

Посадка семян в чистый гидрогель имеет много плюсов: она позволяет проверить всхожесть старых семян. При отсутствии всходов сажают другие семена, с лучшим качеством. Семена хорошо всходят и развиваются в нем, а количество и объем поливов при этом уменьшены. Корневая система находится в слое полимера и «черную ножку» и другие заболевания не боится. Вредители ей тоже не страшны.

Для подготовки к посадке грунт раскладывают по контейнерам на 1/3 часть от ёмкости, увлажняют и кладут сверху гранулы слоем в 3 см высоты. Сверху раскладывают семена и слегка сбрызгивают их водой. От влаги семена приклеиваются к гранулам. При температуре дома в 25 градусов семена дружно всходят через неделю. Подрастая, корневая система сеянцев проходит сквозь набухшие гранулы, добирается до почвы и начинает получать питание. В случае посадки в чистый гидрогель растения нужно будет пересадить. Этот небольшой минус становится незаметен на фоне крепкой рассады.

Гидрогель для растений в вопросах и ответах

Вопросов возникает немало. Часто спрашивают:

• На сколько времени хватит внесенного в почву гидрогеля?

Какой срок службы такого материала –  зависит от микробиологического состава грунта и составляет от 3 до 5 лет. Он не боится смены температуры, мороза и жары. После замерзания оттаивает, не теряя своих свойств и не меняясь. Не страшна ему и полная просушка. По окончании рока работоспособности он разлагается на безвредные для окружающей среды вещества: аммоний, воду и газ.

• Можно ли хранить разбухший препарат

Неиспользованный гель упаковывают герметично и убирают в холодильник. Постепенно он уменьшится объеме, и превратится в кристаллы. Так он может храниться до двух месяцев. Потом перед использованием его вновь заливают водой.

• Как определить необходимость полива растения с гидрогелем в горшке

При подсыхании верхнего слоя грунта определить необходимость в поливе сложно. Но нужно иметь в виду, что даже если почва просохла на несколько см, в капсулах вода все равно еще остается. Поэтому садоводам надо ориентироваться на свой опыт и визуальный осмотр. Когда листья начинают терять упругость, необходим полив. Ориентировочно с гидрогелем нужно поливать в 2 раза реже. Если до этого поливали через 2 дня, теперь можно поливать через 4 дня.

• Будет ли повышаться влажность вокруг растения, если положить гель в цветочный горшок на поверхности почвы

Гидрогель для увлажнения воздуха не предназначен. На открытом воздухе он быстро сохнет, теряя влагу. Поэтому для увлажнения лучше использовать мох сфагнум.

Особенности выращивания в гидрогеле

При выращивании растений в горшках перед посадкой в почву добавляют разбухший полимер. Заливают водой гранулы вечером, оставляя до утра напитаться влагой. Можно сразу добавить в воду удобрение в жидком виде. Разбухая, гранулы увеличиваются в размере до 1,5 см.

Можно смешать сухие гранулы с почвой, высадить растение и потом полить. Для подкормки используют только водорастворимые удобрения. Подкармливают по обычной схеме.

Если нужно добавить гель в горшок, в котором уже растет комнатное растение, смотрят на объем грунта.  На 1 л нужно 1 грамм сухих гранул (1/4 чайной ложки). В почве делают отверстия до самого дна и всыпают гидрогель. После этого его поливают. Напитавшись водой, гранулы могут вылезти на поверхность. В этом случае сверху нужно подсыпать грунт до 2 см толщины. Такой способ помогает растениям не испытывать недостатка в поливе в течение двух-трех недель.

Корням достаточно 2-3 недели времени, чтобы прорасти через капсулы геля. Затем они поглощают из капсул воду, не нуждаясь в частом поливе. Если поливы редкие, почва между ними просыхает полностью, но это не навредит корневой системе растений. Гель выступает как резервный источник влаги, способный напоить растения, не дать им завянуть и засохнуть при сильной засухе и жаре.

Гранулы гидрогеля можно залить водой с растворенными в ней удобрениями. Это позволяет не только не испытывать недостатка во влаге, но и получать необходимые минералы и питательные вещества.

Способность собирать и впитывать влагу гелем помогает обрести еще одно полезное свойство: не все растения способны перенести заливание водой. А гель не дает этому произойти. Он впитывает всю лишнюю влагу, а потом отдает её побегам тогда, когда им это необходимо.

Как посадить растение в грунт с гидрогелем – пошаговая инструкция

1. Высчитывают количество необходимого геля. В сухом виде 1 грамм вещества идет на 1 л почвы. Для разбухшего геля на1 часть геля берут 5 частей почвы. Нормы действуют для всех растений и любого способа посадки.
2. Гель заливают на 1 час водой. Оставшуюся воду, которую гранулы не впитали, сливают.
3. Набухший гель смешивают с грунтом, стараясь распределить его равномерно.
4. Раскладывают грунт в емкости и сажают семена или рассаду.

Какие культуры выращивают с гидрогелем

С таким гелем можно выращивать любые насаждения и культуры, кроме суккулентов и эпифитов (орхидей). Эти культуры не переносят постоянного соседства корневой системы с влагой. Все остальные насаждения на гранулы отзываются положительно.

Гранулы добавляют в грунт при выращивании плюща, петунии, виолы, фиалок, луковичных растений, молочая, хлорофитума и многих других цветов. А вот для пальм и кактусов влажность грунта, которую создает гидрогель, губительна.

Как проращивать зелень с помощью гидрогеля

Для выращивания дома рассады хорошего качества перед огородником встают задачи, которые он должен решить. Необходимо обеспечить растения хорошим освещением, плодородной почвой и грамотным поливом. При недостатке влаги растения засохнут, а при её избытке – сгниют. Гидрогель помогает избежать таких неприятностей. Он впитывает влагу и отдает её растениям столько, сколько им нужно.

1. Гранулы высыпают в ёмкость, заливают водой и оставляют на 8 часов для набухания в комнатных условиях.
2. Раскладывают разбухшую массу по контейнерам, удалив лишнюю воду с помощью дуршлага.
3. Семена раскладывают на поверхности. Заглублять и замачивать их не нужно.
4. Подросшие до 4 см отростки можно собирать, используя в пищу.
5. После сбора урожая можно посадить в те же контейнеры новые семена.

Заключение

Гидрогель помогает огородникам и цветоводам решить множество проблем. Применение гранул эффективно сказывается на комнатных и садовых растениях. Они не страдают от засухи. Поливать можно реже в несколько раз. Комнатные цветы можно будет поливать раз в 2 недели, цветы на балконах и в контейнерах – раз в неделю.

Гель удерживает в почве удобрения, не давая им вымываться.

Впитывая лишнюю воду, гель улучшает аэрацию. Вода не застаивается, растениям легко дышится.

Полимер ускоряет их рост, способствует лучшему цветению и увеличению урожайности.

Гидрогель повышает устойчивость растений и цветов к стрессовым ситуациям и заболеваниям, инфекциям и грибку.

Для получения пользы во время покупки выбирают бесцветный полимер. Он не имеет декоративного вида, но универсален по свойствам применения и стоит недорого.

Top 10 Applications of Hydrogels in Biomedical Field

Гидрогели представляют собой системы с трехмерными структурами пространственной сети, использующие воду в качестве диспергирующей среды, которые являются мягкими по своей природе, могут сохранять определенную форму и обладают высокой водопоглощающей способностью (содержание воды может достигает 99%). Кроме того, гидрогели также обладают хорошей биосовместимостью, биоразлагаемостью и т. д. Они широко используются в биомедицинских областях, таких как высвобождение лекарств, перевязочные материалы, регенерация тканей десен, восстановление костей и т. д., которые являются одними из наиболее перспективных медицинских материалов в области медицины. будущее.

История гидрогелей

Термин гидрогель восходит к 1894 году и впервые был использован для описания коллоида некоторых неорганических солей. Первый в мире зрелый гидрогелевый продукт, Ивалон (поливиниловый спирт), был представлен в 1949 году, а рынок гидрогелей стал процветать с появлением PHEMA (полигидроксиэтилметакрилата) в 1960 году. Оглядываясь назад на историю гидрогелей, можно выделить три широкие поколения.

Гидрогели первого поколения

(i) Первая группа представляет собой полимеры алкеновых мономеров, подвергающихся индуцированным радикалами цепным реакциям присоединения, такие как полиакриламид (ПАМ) и полигидроксиэтилметакрилат (pHEMA), которые до сих пор являются важными биоматериалами, несмотря на то, что они были изобретены более 70 лет назад.
(ii) Вторая группа – ковалентно-сшитые гидрофильные полимеры, в основном представленные поливиниловым спиртом (ПВС) и полиэтиленгликолем (ПЭГ), которые в основном используются в тканевой инженерии.
(iii) Третьей категорией являются гидрогели на основе целлюлозы, которые в основном используются в качестве матриц для дисперсии лекарственных средств при доставке лекарственных средств.

Гидрогели второго поколения

Гидрогели второго поколения в основном состоят из блок-сополимеров ПЭГ/полиэфира. По сравнению с первым поколением второе поколение характеризуется способностью преобразовывать химическую энергию гидрогеля в механическую энергию гидрогеля для достижения заданной функции. В 1970-х годах на рынке появился класс гидрогелей, реагирующих на стимулы, которые могли реагировать на внешние изменения окружающей среды, такие как температура или pH.

Гидрогели третьего поколения

Гидрогели третьего поколения в основном характеризуются «сшиванием», которое регулирует механические свойства и свойства гидрогелей при деградации, главным образом, за счет стерического комплексообразования, включения, координации металл-лиганд и синтеза пептидных цепей.

Анализ свойств гидрогеля для биомедицинских применений

1. Биосовместимость

Биосовместимость — это концепция, согласно которой взаимодействие между биологическими материалами и человеческим телом вызывает различные сложные реакции, и исследования биосовместимости гидрогелей начались в 1960-е годы. Ученые-исследователи подтвердили хорошую биосовместимость гидрогелей, вводя их в экспериментальный организм и применяя для лечения травм костей и суставов без воспалительных реакций.

2、Биоразлагаемость

Биоразлагаемые материалы – это материалы, которые могут постепенно разлагаться на мономеры или низкомолекулярные соединения после серии реакций при взаимодействии с биологической средой. Медицинский имплантат Интервенционная терапия и доставка лекарств in vivo в настоящее время являются ключевой проблемой в области медицины и одной из передовых медицинских технологий. Однако отказ от интервенционных материалов и сложный метаболизм систем доставки лекарств создают серьезные проблемы с безопасностью. Гидрогели, как биосовместимые материалы, можно модифицировать или смешивать для получения высокоэффективных гидрогелей с биоразлагаемостью. Несколько экспериментов продемонстрировали биоразлагаемость гидрогелей без воспаления, что подтверждает их большой потенциал для имплантации и доставки лекарств.

3. Высокое водопоглощение и водоудержание

Гидрогели имеют сшитые сети, поэтому они могут растворять и удерживать большое количество воды, а их содержание воды может достигать 99%. Повязка из гидрогеля впитывает раневой экссудат, сохраняя при этом влажную среду, поэтому не вызывает вторичных травм путем слипания с раной. А гидрогель впитывает большое количество жидкости, поэтому его не нужно часто менять. Кроме того, поверхность гидрогеля гладкая и очень эластичная, и при использовании в качестве повязки он может плотно прилегать к ране без прилипания и уменьшать бактериальный контакт, что в настоящее время является самой передовой медицинской повязкой.

Гидрогели для биомедицинских применений

От недорогих медицинских расходных материалов до передовых технологий доставки лекарств, от наружных повязок до тканевых каркасов in vivo — гидрогели проявляют себя в биомедицинской сфере благодаря своим уникальным свойствам.

1. Перевязочный материал

Травмы и травматические инфекции являются наиболее частыми случаями в больницах. Медицинские повязки могут выступать в качестве защитного барьера для покрытия ран, абсорбировать раневой экссудат и способствовать заживлению ран. Обладая хорошей гибкостью и биосовместимостью, гидрогелевая повязка хорошо впитывает жидкость и может создавать влажную среду для регенерации тканей, а скользящее эластичное состояние гидрогеля может эффективно предотвращать вторичное повреждение, вызванное адгезией к ране, поэтому она становится отличным выбором для медицинской повязки.

2. Доставка лекарств

Системы доставки лекарств представляют собой инженерные технологии для адресной доставки и/или контролируемого высвобождения терапевтических агентов.

Гидрогели выполняют функции хранения лекарств, контролируют скорость высвобождения лекарств и стимулируют высвобождение, регулируют твердость и прочность составов, а также способствуют разложению и маскируют запах фармацевтических препаратов, которые имеют больший потенциал для применения в полевых условиях. носителей доставки лекарств.

3. Регенерация пульпы

Регенерация пульпы – это применение принципов тканевой инженерии, при котором стволовые клетки пульпы культивируются in vitro и имплантируются в биосовместимый и рассасывающийся разлагаемый биологический каркас для побуждения стволовых клеток пульпы к образованию комплексов пульпа-дентин и пульпоподобные ткани для восстановления поврежденной ткани пульпы и восстановления ее физиологической функции.

Гидрогели могут быть приготовлены в форме для инъекций, а жидкость может быть введена для полного заполнения пульповой камеры и корневого канала до гелеобразования. После реакции гелеобразования образовавшийся гидрогель плотно прилегает к окружающей ткани и хорошо подходит для применения в исследованиях регенерации пульпы. Кроме того, гидрогель инкапсулирует клетки, а затем претерпевает золь-гель переход, что позволяет добиться более равномерного распределения клеток внутри геля и может решить проблему экзогенных клеток при регенерации пульпы, трудно проникающих глубоко в каркас внутри геля. корневой канал.

4. Кардиопротезирование

Инфаркт миокарда является одним из основных заболеваний, угрожающих здоровью человека. После инфаркта миокарда большое количество клеток миокарда подвергается некрозу и формированию рубцов, что приводит к сердечной недостаточности. Использование прямой трансплантации сердца для восстановительного лечения зависит от количества доноров и реакций отторжения с низким уровнем успеха. Таким образом, восстановление сердца с помощью клеточной трансплантации является более эффективным методом лечения сердечной недостаточности, но низкая скорость ретенции и низкая выживаемость клеток после трансплантации сильно ограничивают его широкое клиническое применение.

Гидрогели могут состоять из различных природных или синтетических полимеров и собираться в трехмерную полимерную сеть с высоким содержанием воды. Эти характеристики позволяют гидрогелям имитировать среду внеклеточного матрикса в качестве средства для трансплантации клеток, способствуя выживанию, пролиферации, дифференцировке и миграции клеток, а также способствуя регенерации тканей. Инъекционные гидрогели обеспечивают лучшую среду для выживания трансплантированных клеток, и в дополнение к биосовместимости, низкой иммуногенности, высокой проницаемости и регулируемым механическим свойствам их можно вводить в миокард через катетер для минимально инвазивного лечения, и они являются важным компонентом тканевой инженерии сердца. .

5. Восстановление нервной ткани

Повреждение периферических нервов (ПНИ) вызывает нарушение непрерывности аксонов, дегенерацию дистальных нервных волокон и гибель нейронов, что приводит к потере двигательных, сенсорных и других вегетативных функций, что серьезно влияет на нормальную жизнь пациентов. Традиционный хирургический подход к лечению ПНИ заключается в использовании аутологичных нервов и искусственных биоматериалов для восстановления мостовидного протеза, но ограниченный источник вегетативных нервов и несоответствие размеров ограничивают его применение. Тканевые каркасы можно использовать в качестве носителя для роста нервных клеток и платформы для эффективной доставки нейрофармацевтических препаратов, которые могут решить проблему аутологичного нерва для терапевтического восстановления нерва.

Природные полимерные гидрогели представляют собой класс высоко биосовместимых материалов, которые напоминают среду человеческого внеклеточного матрикса и в последние годы являются популярным медицинским материалом для восстановления нервной ткани. Его механические свойства, такие как твердость и вязкоупругость, аналогичны нервным тканям человека, а плотная трехмерная структура, построенная после набухания, может способствовать росту нервов, а каркас нервной ткани из гидрогеля с функцией медленного высвобождения лекарственного средства может быть подготовлен путем переноса биоактивных веществ. Кроме того, природный полимерный гидрогель можно использовать в качестве платформы для культивирования клеток для ориентации клеток, стимулирования роста нервных аксонов и компенсации поврежденных нервных промежутков, тем самым восстанавливая повреждения периферических нервов.

6. Восстановление костной ткани

Дефекты костей, вызванные старением, болезнями, травмами и другими факторами, крайне вредны для организма человека, поэтому для достижения восстановления и регенерации костной ткани необходимы эффективные методы лечения. Костная пластика является важным средством лечения костных дефектов, однако отсутствие источников материала для костной пластики, нездоровая донорская костная ткань для аллогенной пластики кости, а также риск инфекции и осложнений ограничивают применение костной пластики.

Гидрогели, реагирующие на стимулы, обладают преимуществами обычных гидрогелей и способны воспринимать внешние физико-химические стимулы, такие как температура, свет, pH и магнитное поле, которые, в свою очередь, вызывают преобразования таких свойств, как трехмерная форма и фазовое состояние твердое-жидкое. , что приводит к таким свойствам, как инъекционная способность, самовосстановление и память формы. Эти гидрогели могут быть использованы для переноса активных клеток и факторов роста клеток и имплантированы в дефектные ткани для восстановления повреждений костной ткани и функциональной реконструкции.

7. Лечение травм спинного мозга

Травма спинного мозга (SCI) — это повреждение спинного мозга, вызывающее временные или постоянные изменения его функции. Большинство пациентов с ТСМ имеют тяжелые последствия, такие как тетраплегия и трудноизлечимая невралгия. Трансплантация мезенхимальных стволовых клеток (МСК) является важным инструментом лечения травм спинного мозга, однако низкая выживаемость после трансплантации клеток ограничивает ее дальнейшее применение в клинической практике.

Гидрогелевые материалы широко используются в тканевой инженерии из-за их хорошей биосовместимости и биоразлагаемости. при сочетании МСК с гидрогелем гидрогель может стабилизировать воспалительную среду в месте поражения, одновременно загружая МСК для доставки их in situ в зону повреждения для восстановления и обеспечивая подходящую среду для регенерации поврежденной ткани, что имеет хорошие перспективы для применения в ремонте СКИ.

8. Остеоартрит Восстановление поврежденного хряща

Остеоартрит – это дегенеративное заболевание, при котором хроническое воспаление хрящевой ткани приводит к повреждению хряща за счет иммунного ответа и других механизмов. Тканевая инженерия, состоящая из биологических каркасов, затравочных клеток и благоприятных факторов роста, была разработана как наиболее многообещающая стратегия восстановления хрящевой ткани. Однако после трансплантации семенных клеток внеклеточный матрикс вызывает массовую гибель клеток из-за недостаточной поддержки и воспаления, а восстановление хряща не дает ожидаемых результатов, поэтому требуется, чтобы биологический каркас был биосовместимым и биорезорбируемым, поддерживая при этом рост клеток. и дифференцировка, обеспечивающая адаптированную механическую среду и позволяющую транспортировать клеточные питательные вещества.

Гидрогели, представляющие собой сшитые гидрофильные полимеры, представляют собой важные биоматериалы в области биомедицины с превосходной биосовместимостью, что приводит к минимальной воспалительной реакции и повреждению тканей. Гиалуроновая кислота содержится во всех соединительных, эпителиальных и нервных тканях и является важным компонентом внеклеточного матрикса, способствуя пролиферации и миграции клеток. Таким образом, гидрогели гиалуроновой кислоты, сочетающие в себе преимущества обоих, обладают хорошей биосовместимостью, биоразлагаемостью и низкой иммуногенностью и широко используются для восстановления хряща при остеоартрите.

9. Осуществление вмешательств с помощью гидрогеля

Осуществление вмешательств с помощью гидрогеля — это новое применение гидрогелей в биомедицинской области. Благодаря технологии межфазной полимеризации гидрогеля in situ на внутренней поверхности кровеносных сосудов формируется тонкий слой гидрогелевого покрытия, что изолирует контакт между кровью и стенками поврежденного сосуда и препятствует отложению тромбоцитов, тромбозу и расширению нового эндотелия. Кроме того, биоактивное гидрогелевое покрытие может способствовать заживлению эндотелия за счет введения биоактивных факторов, тем самым восстанавливая нормальную функцию кровеносного сосуда.

10. Биомониторинг

Комбинируя проводящие наполнители с различными типами полимерных матриц, можно синтезировать несколько типов проводящих полимерных гидрогелей. Исследователи отдают предпочтение проводящим гидрогелям в качестве нового функционального гидрогелевого материала, и ученые использовали проводящие гидрогели для разработки емкостных датчиков для применения в мониторинге деятельности человека. Экспериментальные результаты показали, что емкостные датчики из проводящего гидрогеля демонстрируют чувствительный отклик на различную силу прикосновения пальца и различную степень деформации изгиба пальца.

Заключение

В качестве нового функционального материала гидрогели и их производные находят все более широкое применение в фармацевтике благодаря их гибкости, высокому поглощению и удерживанию воды, хорошей биосовместимости и другим характеристикам в сочетании со специфическими свойствами, данными учеными-исследователями средства модификации и компаундирования. Однако гидрогелевые материалы также имеют недостатки, заключающиеся в низких механических свойствах и слабой адгезии к тканям.

В будущих исследованиях в области биомедицины гидрогели можно рассматривать с точки зрения следующих трех аспектов углубленного исследования: во-первых, улучшение механических свойств для удовлетворения потребностей его применения в тканевой инженерии; во-вторых, углубленное исследование модификации соединения с другими материалами для разработки лучших свойств (таких как быстрая деградация, биосовместимость и т.

д.) для медицинских применений; в-третьих, в сочетании с новыми формовочными средствами, такими как технология 3D-печати, для изготовления персонализированного гидрогеля.

Biopharma PEG предлагает высококачественные активированные производные полиэтиленгликоля с несколькими ответвлениями (ПЭГ) высокой чистоты и низкой полидисперсности. Наши многоцепочечные производные ПЭГ можно сшивать в гидрогели. Biochempeg поставляет производные ПЭГ класса GMP и оптовые заказы посредством индивидуального синтеза, что дает возможность удовлетворить особые требования клиентов к качеству.
Рекомендуемые ПЭГ с несколькими ответвлениями в виде гидрогелей:
A44027 | 4-ArmPEG-SG >

>>
A44028 | 4-АрмПЭГ-СС >>>
А88027 | 8-ArmPEG-SG >>>
A88028 | 8-ArmPEG-SS >>>

Похожие статьи
3D-биопечать на основе полиэтиленгликоля (ПЭГ)
Применение гидрогелей ПЭГ в доставке лекарств и 3D-культуре клеток
​Применение ПЭГ в области медицинских устройств
Гидрогели: история и применение в службе доставки лекарств

предыдущий：9 потенциальных лекарств-блокбастеров будут одобрены в 2022 году Next：Биспецифические антитела – текущее состояние и перспективы

SCIRP Открытый доступ

Издательство научных исследований

Журналы от A до Z

Журналы по темам

• Биомедицинские и биологические науки.
• Бизнес и экономика
• Химия и материаловедение.
• Информатика. и общ.
• Науки о Земле и окружающей среде.
• Машиностроение
• Медицина и здравоохранение
• Физика и математика
• Социальные науки. и гуманитарные науки

Журналы по тематике  

• Биомедицина и науки о жизни
• Бизнес и экономика
• Химия и материаловедение
• Информатика и связь
• Науки о Земле и окружающей среде
• Машиностроение
• Медицина и здравоохранение
• Физика и математика
• Социальные и гуманитарные науки

Публикация у нас

• Подача статьи
• Информация для авторов
• Ресурсы для экспертной оценки
• Открытые специальные выпуски
• Заявление об открытом доступе
• Часто задаваемые вопросы

Публикуйте у нас  

• Представление статьи
• Информация для авторов
• Ресурсы для экспертной оценки
• Открытые специальные выпуски
• Заявление об открытом доступе
• Часто задаваемые вопросы

Подпишитесь на SCIRP

Свяжитесь с нами

	customer@scirp. org
	+86 18163351462 (WhatsApp)
	1655362766
	Публикация бумаги WeChat

Недавно опубликованные статьи

Недавно опубликованные статьи

Подпишитесь на SCIRP

Свяжитесь с нами

customer@scirp. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт