Hydrogely s velmi rychlou mechanickou odezvou aneb umělý sval

Materiály se širokým uplatněním jsou hydrogely. Velmi významné a celosvětově rozšířené je využití hydrogelů pro výrobu měkkých kontaktních čoček. Na tuto aplikaci navazují hydrogely pro medicínské využití jako implantáty, jako podpůrné materiály v tkáňovém inženýrství a hojivé gely léčící těžce se zacelující rány, např. nový přípravek HemaGel vyvinutý v Ústavu makromolekulární chemie AV ČR, v. v. i. Podle tonáže výroby je ovšem nejvýznamnější využití hydrogelů jako superpohlcovače vlhkosti v moderních prostředcích hygieny (např. dětské pleny). Zvláštní skupinu hydrogelů představují hydrogely citlivé na podněty zvenčí, např. změnu teploty, pH, nebo koncentrace iontů či určité konkrétní látky – metabolitu v krvi. Takovéto materiály jsou atraktivní zejména pro pokročilá biomedicínská využití jako cílené uvolňování léčiv za určitých podmínek, imobilizace a pozdější uvolnění enzymů nebo použití jako „umělé svaly“. Vědci připravili vysoce porézní poly(Nizopropylakrylamid) ové hydrogely, které velmi rychle reagují na změnu teploty nebo pH velkou změnou objemu v důsledku nabotnání ve vodě. Bylo dosaženo velmi rychlé odezvy gelu na změnu teploty, která trvá pouze okolo šesti sekund, což odpovídá urychlení nabotnání zhruba o jeden řád (obr_UMCH_1). Gely, které takto rychle znovu nabotnají, nebyly dosud v literatuře popsány. Rovněž rychlost odbotnání řadí připravené vzorky na čelní místo. Klíčovou roli pro schopnost gelů rychle odbotnat i nabotnat hrají nanočástice anorganického plniva (byla použita in situ vznikající silika), které stabilizují póry v hydrogelu a tím umožňují rychlou dopravu vody do vzorku či ze vzorku ven. Plnivo hydrogely rovněž výrazně mechanicky zpevnilo. Dalším pokračováním projektu byla příprava hydrogelů rychle reagujících jak na teplotu, tak na pH. Za tímto účelem byl přidán komonomer metakrylát sodný a jako plnivo byly použity jak „původní“, in situ připravované částice siliky (rozpustné v silněji zásaditém vodném prostředí), tak i nanočástice oxidu titaničitého. Adam Strachota, Ph.D., Ústav makromolekulární chemie AV ČR, v. v. i.