¿Qué es un Hidrogel?
Es un término genérico que designa una sustancia en la que un sólido, como un polímero, absorbe agua y se hincha para adoptar una forma no fluida (gel). Por ejemplo, cuando las cadenas de polímeros como los polisacáridos y las gelatinas se reticulan para formar una estructura de red tridimensional, contienen tanta agua en la estructura de red que se hinchan y se vuelven insolubles en agua. Algunos ejemplos son el konjac, el agar y la gelatina.
Usos del Hidrogel
El hidrogel se encuentra en alimentos como el tofu y el agar, y también se utiliza en lentes de contacto blandas y material absorbente (polímero superabsorbente) para pañales desechables. Como su composición es similar a la de los tejidos blandos biológicos, en los últimos años se ha explorado su uso como material médico, pero la pérdida de propiedades al absorber agua en el cuerpo es un problema que hay que resolver.
Algunos ejemplos concretos son su uso como cartílago artificial y discos intervertebrales artificiales, como material que libera fármacos lentamente y, en el campo de la medicina regenerativa, se está explorando su uso como material de andamiaje para células. Tras cultivar células en el hidrogel, sólo se disuelve el gel mediante un agente reductor para crear láminas celulares con células adheridas entre sí, que luego pueden aplicarse a zonas dañadas para su tratamiento.
Principios y Propiedades de los Hidrogeles
1. Gel Físico y Gel Químico
Los hidrogeles se clasifican en geles físicos y geles químicos según el método de reticulación.
- Geles Físicos
Reticulados por enlaces de hidrógeno, enlaces iónicos, enlaces de coordinación, etc. - Geles Químicos
Reticulados por enlaces covalentes.
En ejemplos concretos, artículos como el agar y la gelatina, que experimentan una transición reversible sol-gel cuando se calientan, son geles físicos, mientras que artículos químicamente estables como los polímeros superabsorbentes de los pañales desechables y las lentes de contacto blandas son geles químicos.
2. Ejemplos de Gelificación
Un ejemplo bien conocido es el ácido algínico, un polímero natural. La sal sódica del alginato es soluble en agua, pero cuando se añade un catión multivalente como el Ca2+, se produce instantáneamente una reticulación iónica. En este proceso, el agua del disolvente se incorpora a la estructura de malla de los enlaces cruzados, dando lugar a la gelificación (hidrogelación).
Tipos de Hidrogeles
El HEMA (Hema: metacrilato de hidroxietilo) se ha utilizado en lentes de contacto blandas convencionales porque se vuelve blando cuando se hidrata. Como al aumentar el contenido de agua aumenta la permeabilidad al oxígeno, se ha intentado aumentar el contenido de agua y reducir el grosor de la lente. Sin embargo, se ha dicho que el desarrollo tecnológico tiene sus límites porque un mayor contenido de agua facilita su evaporación, lo que hace que los ojos estén más secos durante su uso.
Por ello, el hidrogel de silicona ha atraído la atención en los últimos años como nuevo material que resuelve los problemas del HEMA. El hidrogel de silicona es un material con bajo contenido en agua y alta permeabilidad al oxígeno. Como el oxígeno pasa directamente a través de la lente de contacto, puede suministrar una gran cantidad de oxígeno sin depender del contenido de agua de la lente, lo que tiene la ventaja de reducir la carga para el ojo.
Se espera que reduzca la disminución de células endoteliales en la córnea, que ha sido un problema con las lentes de contacto en el pasado. Otra ventaja es que el bajo contenido en agua evita que los ojos se sequen mientras se llevan las lentes. Además, es menos probable que los materiales de hidrogel de silicona se contaminen con las proteínas contenidas en las lágrimas.
Sin embargo, debido a sus elevadas propiedades lipófilas, puede decirse que, una vez que el aceite se adhiere, es difícil de eliminar. Por tanto, hay que tener cuidado para evitar que el aceite se adhiera al maquillaje de los ojos. El reto es que, debido a su bajo contenido en agua, es un material más duro que el HEMA, y se están realizando desarrollos tecnológicos para mejorar su comodidad de uso.