Wikipedia

Dyel

Ang dyel (Ingles: gel) ay isang solidong mala-halaya't malambot na materyal na maaaring magkaroon ng mga katangian na malambot at mahina o matibay at matigas.[1][2] Nangangahulugan ang mga dyel bilang isang lubusang nalabnaw na sistemang kawing-krus (Ingles: cross-linked system), na nagpapakita ng kawalan ng daloy kapag nasa matatag-estado.[3] Ayon sa timbang, kadalasang likido ang mga dyel, gayon pa man mala-solido ang kilos nila dahil sa tatlong dimensiyonal na kalambatang kawing-krus sa loob ng likido. Ito ay ang ikawing-krus sa loob ng likido na nagbibigay sa dyel ng kanyang istraktura (tigas) at nag-aambag sa pagiging malagkit (tack). Sa ganitong paraan ang mga dyel ay pagpapakalat ng mga molekula ng isang likido sa loob ng solido kung saan kalat sa solidong daluyan ang mga likidong partikulo. Nilkha ang salitang gel ng ika-19 na siglong Eskosong kimiko na si Thomas Graham sa pamamagitan ng pagklip mula sa gelatine.[4]

Ang isang nataob na vial ng dyel na pambuhok
Silica Dyel

Komposisyon

baguhin

Binubuo ang mga dyel ng isang solidong tatlong-dimensiyonal na kalambatan na sumasaklaw sa volyum ng daluyang likido at sinisiluan ito sa pamamagitan ng epektong tensiyon sa rabaw. Maaaring magresulta ang panloob na istraktura ng kalambatan mula sa mga pisikal na kawing (mga pisikal na dyel) o mga kemikal na kawing (mga kemikal na dyel), pati na rin ang bubogita o iba pang mga sagandaan na namananatiling buo sa loob ng lumalawak na likido. Maaaring gamitin ang halos anumang likido bilang isang tagapaghaba kabilang ang tubig (idrodyel), langis, at hangin (erodyel). Sa mga pamamagitan ng timbang at volyum, ang mga dyel ay halos pluwido sa komposisyon at sa gayon ay Idnagpapakita ng mga densidad na katulad ng mga likido ng mga ito. Isang pangkaraniwang halimbawa ng idrodyIdroel ang nakakain na halaya na may kasinglaking densidad ng tubig.

Polyionong polimero

baguhin

Ang mga polyionong polimero ay mga polimero na may ionong punsyonal na pangkat. Pinipigilan ng ionong kargada ang pagbuo ng polimerong kadena na nilikaw nang mahigpit. Nagpapahintulot ito sa kanila na mag-ambag nang higit pa sa kalaputan sa kanilang anyong nakaunat, dahil umuokupa ang nakaunat na polimero ng higit na espasyo. Ito rin ang dahilan kung bakit tumitigas ang dyel. Tingnan ang damdagilusaw para sa higit pang impormasyon.

Mga uri

baguhin

Idrodyel

baguhin
 
Idrodyel ng isang polimerong sumisipsip nang sobra

Ang idrodyel ay isang kalambatan ng mga kadenang polimero na idropiliko (Ingles: hydrophilic), kung minsan ay natatagpuan bilang isang koloideng dyel kung saan daluyang pagpapakalat ang tubig. Nagreresulta ang isang tatlong-dimensiyonal na solido mula sa mga idropilikong kadenang polimero na pinagsama-sama ng mga kawing-krus.[kailangang linawin] Dahil sa likas na kawing-krus, hindi natutunaw ang estruktural na integridad ng kalambatang idrodyel mula sa mataas na konsentrasyon ng tubig.[5] Lubos na sipsiping natural o sintetikong kadenang polimero ang mga idrodyel (maaari silang maglaman ng higit sa 90% na tubig). Nagtataglay din ang mga idrodyel ng antas ng pagkahutukin na katulad sa likas na lamuymoy, dahil sa kanilang makabuluhang nilalamang tubig. Bilang nakikiramay na "matalinong materyales," maaaring lambungan ng mga idrodyel ang mga sistemang kemikal na sa pagpapasigla ng panlabas na mga salik tulad ng pagbabago ng pH ay maaaring maging sanhi ng mga espesipikong kompuwesto tulad ng glukosa na maging malaya sa kapaligiran, na kadalasang pagbabagong-anyong dyel-sol papunta sa anyong likido. Kadalasang idrodyel din ang mga kimimekanikong polimero, na sa pagpapasigla ay binabago ang kanilang bolyum at maaaring magsilbi bilang aktuwador o sensor. Noong 1894 ang unang paglitaw ng salitang hydrogel sa panitikan.[6] Kabilang sa mga karaniwang paggamit ng mga idrodyel ang:

  • Bibitayin sa inhenyeriyang tisyu. Kapag ginamit bilang bibitayin, maaaring maglaman ang mga idrodyel ng mga sihay ng tao upang kumpunihin ang tisyu. Ginagaya nila ang 3D mikrokaligiran ng mga sihay.[7]
  • Ginamit ang well na pinahiran ng idrodyel para sa kalinangan ng sihay[8]
  • Ang mga idrodyel na sensitibo sa kapaligiran (kilala rin bilang 'Smart Gels' o 'Intelligent Gels' sa Ingles). May kakayahan ang mga idrodyel na ito na makaramdam ng mga pagbabago sa pH, temperatura, o konsentrasyon ng metabolite at ilabas ang kanilang pasan bilang resulta ng ganoong pagbabago.[9]
  • Ang mga sistemang napapanatili ang paghahatid ng droga
  • Ang pagbibigay ng pagsipsip, pag-deslough at pag-debride ng tisyung nekrotiko at fibrotiko
  • Maaaring magamit bilang biyosensor ang mga idrodyel na tumutugon sa mga espesipikong molekula,[10] tulad ng glukosa o antigen, pati na rin sa DDS.[11]
  • Mga naitatapong lampin na sumipsip ng ihi, o sa mga pasador[12]
  • Mga contact lens (silikona na idrodyel, poliakrilamida, polimacon)
  • Ang mga medikong dagindas ng EEG at ECG gamit ang mga idrodyel na binubuo ng mga polimerong kawing-krus (polietileno oksido, polyAMPS at polibinilpirolidona)
  • Eksplosibong tubig-dyel
  • Paghahatid ng drogang tumbong at diagnosis
  • Pagbalot ng tuldok-kwantum
  • Mga implantang suso
  • Adhereso
  • Binitil para sa pagpanatili ng kahalumigmigan ng lupa sa mga tuyong lugar
  • Pagbibihis para sa paglunas ng paso o iba pang mga sugat na mahirap pagalingin. Mahusay ang mga dyel na pansugat para sa pagtulong upang lumikha o mapanatili ang isang mahalumigmig na kapaligiran.
  • Imbakan sa topikal na paghahatid ng gamot; lalo na ang mga ionikong gamot, na inihatid sa pamamagitan ng iontoporesis (tingnan ang resin ng pagpapalit ng ion).
  • Mga materyales na gumagaya sa mukosang tisyu ng mga hayop na gagamitin para sa mga pagsuri ng mga mukoadhesibong katangian ng mga sistema ng paghahatid ng droga[13][14]

Kabilang sa mga karaniwang sangkap ang polibinilo alkohol, sodyo poliakrilato, polimerong akrilato at kopolimero na may maraming idropilikong pangkat.

Iniimbestiga ang mga natural na materyal ng idrodyel para sa inhenyeriyang tisyu; kabilang sa mga materyales na ito ang agarosa, metilselulosa, hiyaluronano, mala-elastanong polipeptido at iba pang galing-natural na polimero. Nagbibigay pag-asa ang mga idrodyel para sa paggamit sa agrikultura, dahil maaari silang maglabas ng agrokimiko kabilang ang mga pestisidyo at pospeyt nang dahan-dahan, na tumataas ang bisa at nababawasan ang pag-apaw, at samantalang pabutihin ang pagpapanatili ng tubig ng mga mas tuyong lupa tulad ng mabuhanging gayas. [15]

Isang mikroposo ayon sa idrodyel na bareta (4×0.3×0.05 mm sukat) na pinagana ng inilapat na boltahe. Maaaring paandarin ang posong ito gamit ang 1.5 B baterya nang hindi bumababa sa 6 na buwan.[16]

Organodyel

baguhin

Ang organodyel ay isang di-malakristal, di-malasalamin termorebersibleng (termorplastikong) solido na materyal na binubuo ng isang likido't organikong anyo na nakabuklod sa isang tatlong-dimensionyal na kalambatang kawing-krus. Maaaring, bilang halimbawa, isang organikong pantunaw, mineral na langis, o langis ng halaman ang likido. Mahalagang katangian ang sukat ng solubilidad at partikulo ng istrukturante para sa pagkaigkasin at katatagan ng organodyel. Kadalasan, batay ang mga sistemang ito sa sariling pagpupulong ng mga istrukturanteng molekula.[17][18] (Ang isang halimbawa ng pagbubuo ng hindi kanais-nais na termorebersibleng kalambatan ay ang paglitaw ng pagkikristal ng pagkit sa petrolyo.[19])

 
Ang isang madikit na bendahe na may saping idrodyel, na ginagamit para sa mga paltos at paso. Ang gitnang dyel ay malinaw, ang madikit na plastikong pilm ay malinaw rin, ang taguyod ay puti at asul

May potensyal na gamitin ang mga organodyel sa iilang mga aplikasyon, tulad ng parmasyutiko,[20] pampaganda, konserbasyon ng sining,[21] at pagkain.[22]

Xerodyel

baguhin

Ang xerodyel /ˈzɪəroʊ-ˌdʒɛl/ ay isang solido na nabuo mula sa isang dyel sa pamamagitan ng pagpapatuyo na may di-inantalang pag-ikli. Karaniwang may mataas na porosidad (15-50%) at napakalaking surpasiyong area (150-900 m2/g) ang mga xerodyel, kasama ang napakaliit na laki ng butas (1-10 nm). Kapag nangyayari ang pagtatanggal ng pantunaw sa ilalim ng superkritikal na kondisyon, hindi iikli ang kalambatan at lilikha ang isang napakabuga at napakaliliit na materyal na may mababang densidad na kilala bilang xerodyel. Gumagawa ang pagtrato sa init ng isang xerodyel sa mataas na temperatura ng malagkit na pag-sinter (pag-ikli ng xerodyel dahil sa pagiging konti ng malapot na daloy) at epektibong nagbabagong-anyo ang malabugang dyel na maging isang makapal na salamin.

Nanokompuwestong idrodyel

baguhin
 
Ang isang idrodyel matris na batay sa maikling-peptide, na may kakayahang humawak ng halos isang daang beses ng sarili nitong timbang sa tubig. Binuo bilang isang medikal na tapal. Ang kapal ng mga hibla ay nasa ayos ng sampu-sampung nm, na gumagaya ng mahiblang mikrokaligiran na natagpuan sa ekstraselulang matris. Litrato ng field emission scanning electron microscopy

Ang nanokompuwestong idrodyel[23][24] o hibridang idrodyel, ay mga napakahidratadong kalambatan polimeriko, alinman sa pisikal o kobalenteng kawing-krus sa bawat isa at/o sa nanopartikulo o nanoistruktura. Maaaring gayahin ng mga nanokompuwestong idrodyel ang mga katutubong mga katangian ng tisyu, istraktura at mikrokaligiran dahil sa kanilang hidratado't interkonektadong istrukturang malabuga. Maaaring isama ang isang malawak na saklaw ng nanopartikulo, tulad ng batay-karbon, polimerikong, seramikong, at metalikong nanomateryales sa loob ng istrakturang idrodyel upang makakuha ng mga nanokumpuwesto na may angkop na pag-andar. Maaaring pamatnugutan ang mga nanokompuwestong idrodyel upang magkaroon ng nakakalamang na pisikal, kemikal, elektrikal, at biolohikal na katangian.[23]

Katangian

baguhin

Nagpapakita ang maraming mga dyel ng tiksotropiya – nagiging pluido sila kapag nabalisa, ngunit nagiging solido kapag nagpapahinga. Sa pangkalahatan, tila solido't malahalayang materyales ang mga dyel. Isang uri ito ng pluidong di-Newtoniano. Sa pamamagitan ng pagpapalit ng likido sa gas posible na maghanda ng mga erodyel, mga materyales na may natatanging mga katangian kabilang ang napakababang densidad, mataas na surpasiyong area, at mahusay na mga katangian ng insting sabukod.

Dyel mula sa hayop

baguhin

Kumakatas ang ilang mga espesye ng dyel na epektibo sa kontrol ng mga limatik. Halimbawa, kumakatas ang globicephala melas ng ensymatikong dyel na nakasalalay sa panlabas na ibabaw ng hayop kung saan tumutulong ito sa pag-iwas ng pagtatatag ng iba pang mga organismo ng mga kolonya sa ibabaw ng mga katawan ng mga balyena.[25]

 
Larawan ng parehong hydrogel na batay sa maikling-peptide, na hinawakan ng mga bigting upang ipakita ang paninigas at aninaw nito.

Kinabibilangan sa idrodyel na umiiral nang natural sa katawan ang uhog, vitreong humor ng mata, kartilago, litid at namuong dugo. Nagreresulta ang kanilang viskoelastikang uri sa malambot na bahagi ng katawan ng katawan, naiiba mula sa matigas na tisyu na nakabatay sa mineral ng sistemang pangsangkabutuhan. Aktibong nagbubuo ang mga mananaliksik ng teknolohiyang pagpalit ng tisyu na galing sintetiko na nagmula sa mga idrodyel, parehas para sa pansamantalang implanta (nabubulok) at permanenteng implanta (di-nabubulok). Tinatalakay ng isang artikulo sa pagrepaso sa paksa ang paggamit ng mga idrodyel bilang kapalit na nukleyus pulposo, kapalit ng kartilago, at mga modelo ng sintetikong tisyu.[26]

Mga aplikasyon

baguhin

Maraming sangkap ang maaaring bumuo ng dyel kapag idinagdag ang isang angkop na pampalapot o kinabisang pampakapal sa kanilang pormula. Karaniwan ang kilos na ito sa paggawa ng mararaming mga produkto, mula sa mga pagkain hanggang sa mga pintura at pandikit.

Sa mga komunikasyong fiber optics, ginagamit ang isang malambot na dyel na kahawig ng "dyel na pambuhok" sa lapot upang punuin ang mga plastikong tubo na naglalaman ng mga fiber. Ang pangunahing layunin ng gel ay upang maiwasan ang panghihimasok ng tubig kung nalabag ang buffer tube, ngunit pinapalakas ng dyel ang mga fiber laban sa kasiraang mekanikal kapag binaluktot ang tubo sa paligid ng sulok sa panahon ng pagkabit, o binabalikuko. Bukod pa rito, nagsisilbi ang dyel bilang isang pantulong sa pagpoproseso kapag yinayari ang kable, na pinapanatili ang mga fiber sa gitna habang naluluwa ang materyales ng tubo sa paligid nito.


Tingnan din

baguhin

Mga sanggunian

baguhin
  1. ↑ A. Khademhosseini und U. Demirci Gels Handbook: Fundamentals, Properties and Applications | 2016 World Scientific Pub Co Inc;
  2. ↑ Supramolecular Polymer Networks and Gels. S. Seiffert (Editor), Springer, 2015 ASIN: B00VR5CMW6
  3. ↑ Ferry, John D. (1980) Viscoelastic Properties of Polymers. New York: Wiley, ISBN 0471048941.
  4. ↑ Harper, Douglas. "Online Etymology Dictionary: gel". Nakuha noong 2013-12-09.{{cite web}}: CS1 maint: date auto-translated (link)
  5. ↑ Warren, David S.; Sutherland, Sam P. H.; Kao, Jacqueline Y.; Weal, Geoffrey R.; Mackay, Sean M. (2017-04-20). "The Preparation and Simple Analysis of a Clay Nanoparticle Composite Hydrogel". Journal of Chemical Education (sa wikang Ingles). 94 (11): 1772–1779. Bibcode:2017JChEd..94.1772W. doi:10.1021/acs.jchemed.6b00389. ISSN 0021-9584.{{cite journal}}: CS1 maint: date auto-translated (link)
  6. ↑ "Der Hydrogel und das kristallinische Hydrat des Kupferoxydes". Zeitschrift für Chemie und Industrie der Kolloide. 1 (7): 213–214. doi:10.1007/BF01830147.
  7. ↑ Mellati, Amir; Dai, Sheng; Bi, Jingxiu; Jin, Bo; Zhang, Hu (2014). "A biodegradable thermosensitive hydrogel with tuneable properties for mimicking three-dimensional microenvironments of stem cells". RSC Adv. 4 (109): 63951–63961. doi:10.1039/C4RA12215A. ISSN 2046-2069.{{cite journal}}: CS1 maint: date auto-translated (link)
  8. ↑ Discher, D. E.; Janmey, P.; Wang, Y.L. (2005). "Tissue Cells Feel and Respond to the Stiffness of Their Substrate". Science. 310 (5751): 1139–43. doi:10.1126/science.1116995.{{cite journal}}: CS1 maint: date auto-translated (link)
  9. ↑ Brudno, Yevgeny. "On-demand drug delivery from local depots". Journal of Controlled Release. 219: 8–17. doi:10.1016/j.jconrel.2015.09.011.
  10. ↑ Mga Materyal na Chemoresponsive, Editor: Hans-Jörg Schneider, Royal Society of Chemistry, Cambridge 2015, https://pubs.rsc.org/en/content/ebook/978-1-78262-242-0 Naka-arkibo 2019-04-06 sa Wayback Machine.
  11. ↑ Yetisen, A. K.; Naydenova, I; Da Cruz Vasconcellos, F; Blyth, J; Lowe, C. R. (2014). "Holographic Sensors: Three-Dimensional Analyte-Sensitive Nanostructures and their Applications". Chemical Reviews. 114 (20): 10654–96. doi:10.1021/cr500116a.{{cite journal}}: CS1 maint: date auto-translated (link)
  12. ↑ Caló, Enrica; Khutoryanskiy, Vitaliy V. (2015). "Biomedical applications of hydrogels: A review of patents and commercial products". European Polymer Journal. 65: 252–267. doi:10.1016/j.eurpolymj.2014.11.024.{{cite journal}}: CS1 maint: date auto-translated (link)
  13. ↑ Cook, Michael T.; Smith, Sarah L.; Khutoryanskiy, Vitaliy V. (2015). "Novel glycopolymer hydrogels as mucosa-mimetic materials to reduce animal testing". Chem. Commun. 51 (77): 14447–14450. doi:10.1039/C5CC02428E.{{cite journal}}: CS1 maint: date auto-translated (link)
  14. ↑ Cook, Michael T.; Khutoryanskiy, Vitaliy V. (2015). "Mucoadhesion and mucosa-mimetic materials—A mini-review". International Journal of Pharmaceutics. 495 (2): 991–8. doi:10.1016/j.ijpharm.2015.09.064.{{cite journal}}: CS1 maint: date auto-translated (link)
  15. ↑ Puoci, Francesco; atbp. (2008). "Polymer in Agriculture: A Review" (PDF). American Journal of Agricultural and Biological Sciences. 3 (1): 299–314. doi:10.3844/ajabssp.2008.299.314.{{cite journal}}: CS1 maint: date auto-translated (link)
  16. ↑ Kwon, Gu Han; Jeong, Gi Seok; Park, Joong Yull; Moon, Jin Hee; Lee, Sang-Hoon (2011). "A low-energy-consumption electroactive valveless hydrogel micropump for long-term biomedical applications". Lab on a Chip. 11 (17): 2910–5. doi:10.1039/C1LC20288J. PMID 21761057.{{cite journal}}: CS1 maint: date auto-translated (link)
  17. ↑ Terech P. (1997) "Low-molecular weight organogelators", pp. 208–268 in: Robb I.D. (ed.) Specialist surfactants. Glasgow: Blackie Academic and Professional, ISBN 0751403407.
  18. ↑ van Esch J., Schoonbeek F., De Loos M., Veen E.M., Kellog R.M., Feringa B.L. (1999) "Low molecular weight gelators for organic solvents", pp. 233–259 in: Ungaro R., Dalcanale E. (eds.) Supramolecular science: where it is and where it is going. Kluwer Academic Publishers, ISBN 079235656X.
  19. ↑ "Rheological behavior and structural interpretation of waxy crude oil gels". Langmuir. 21 (14): 6240–9. 2005. doi:10.1021/la050705k. PMID 15982026.{{cite journal}}: CS1 maint: date auto-translated (link)
  20. ↑ "Lecithin organogels as a potential phospholipid-structured system for topical drug delivery: A review". {{cite journal}}: Cite journal requires |journal= (tulong)
  21. ↑ "Soft matter and art conservation. Rheoreversible gels and beyond". {{cite journal}}: Cite journal requires |journal= (tulong)
  22. ↑ "Structuring of edible oils by alternatives to crystalline fat". {{cite journal}}: Cite journal requires |journal= (tulong)
  23. ↑ 23.0 23.1 Gaharwar, Akhilesh K.; Peppas, Nicholas A.; Khademhosseini, Ali (Marso 2014). "Nanocomposite hydrogels for biomedical applications". Biotechnology and Bioengineering. 111 (3): 441–453. doi:10.1002/bit.25160. PMC 3924876. PMID 24264728.{{cite journal}}: CS1 maint: date auto-translated (link)
  24. ↑ Carrow, James K.; Gaharwar, Akhilesh K. (Nobyembre 2014). "Bioinspired Polymeric Nanocomposites for Regenerative Medicine". Macromolecular Chemistry and Physics. 216 (3): 248–264. doi:10.1002/macp.201400427.{{cite journal}}: CS1 maint: date auto-translated (link)
  25. ↑ Dee, Eileen May; McGinley, Mark at Hogan, C. Michael (2010). "Long-finned pilot whale" sa Saundry, Peter at Cleveland, Cutler (eds.) Encyclopedia of Earth . Pambansang Konseho para sa Agham at Kapaligiran . Washington DC.
  26. ↑ "Injectable Hydrogel-based Medical Devices: "There's always room for Jell-O"1". Orthoworld.com. Setyembre 15, 2010. Nakuha noong 2013-05-19.{{cite web}}: CS1 maint: date auto-translated (link)[patay na link]

Mga kawing panlabas

baguhin
Kinuha sa "https://tl.wikipedia.org/w/index.php?title=Dyel&oldid=2089984"