हाइड्रोजेल

एक हाइड्रोजेल एक क्रॉसलिंक्ड हाइड्रोफिलिक बहुलक है जो पानी में घुलनशीलता नहीं करता है। वे अत्यधिक अवशोषण (रसायन विज्ञान) हैं फिर भी अच्छी तरह से परिभाषित संरचनाओं को बनाए रखते हैं। ये गुण कई अनुप्रयोगों को रेखांकित करते हैं, विशेष रूप से बायोमेडिकल क्षेत्र में। कई हाइड्रोजेल सिंथेटिक होते हैं, लेकिन कुछ प्रकृति से प्राप्त होते हैं। 'हाइड्रोजेल' शब्द 1894 में गढ़ा गया था।

वर्गीकरण
हाइड्रोजेल के पॉलिमर को जोड़ने वाले क्रॉसलिंक्स दो सामान्य श्रेणियों के अंतर्गत आते हैं: भौतिक और रासायनिक। रासायनिक हाइड्रोजेल में सहसंयोजक बंधन | सहसंयोजक क्रॉस-लिंकिंग बांड होते हैं, जबकि भौतिक हाइड्रोजेल में गैर-सहसंयोजक बंधन | गैर-सहसंयोजक बंधन होते हैं। सहसंयोजक बंधन के कारण रासायनिक हाइड्रोजेल मजबूत अपरिवर्तनीय जैल में परिणत होते हैं, और उनमें हानिकारक गुण भी हो सकते हैं जो उन्हें चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए प्रतिकूल बनाता है। दूसरी ओर भौतिक हाइड्रोजेल में उच्च जैव-अनुकूलता होती है, ये विषाक्त नहीं होते हैं, और आसानी से प्रतिवर्ती भी होते हैं, केवल बाहरी उत्तेजना जैसे पीएच या तापमान को बदलकर; इस प्रकार वे चिकित्सा अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए अनुकूल हैं। भौतिक क्रॉसलिंक्स में हाइड्रोजन बांड, हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन और चेन उलझाव (दूसरों के बीच) शामिल हैं। भौतिक क्रॉसलिंक्स के उपयोग के माध्यम से उत्पन्न हाइड्रोजेल को कभी-कभी 'प्रतिवर्ती' हाइड्रोजेल कहा जाता है। रासायनिक क्रॉसलिंक्स में बहुलक किस्में के बीच सहसंयोजक बंधन होते हैं। इस तरह से उत्पन्न हाइड्रोजेल को कभी-कभी 'स्थायी' हाइड्रोजेल कहा जाता है।

हाइड्रोजेल विभिन्न प्रकार के पॉलिमर का उपयोग करके तैयार किए जाते हैं, जिन्हें उनके मूल के अनुसार मोटे तौर पर दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: प्राकृतिक या सिंथेटिक पॉलिमर। हाइड्रोजेल तैयार करने के लिए प्राकृतिक पॉलिमर में हाईऐल्युरोनिक एसिड, काइटोसान, हेपरिन, alginate और जमने योग्य वसा शामिल हैं। सामान्य सिंथेटिक पॉलिमर में पॉलीविनायल अल्कोहल, पॉलीथीन ग्लाइकॉल, सोडियम polyacrylate, एक्रिलाट बहुलक और copolymer शामिल हैं।

तैयारी
भौतिक हाइड्रोजेल निर्माण के पीछे दो सुझाए गए तंत्र हैं, पहला नैनोफाइबर पेप्टाइड असेंबली का जेलेशन है, जिसे आमतौर पर ओलिगोपेप्टाइड अग्रदूतों के लिए देखा जाता है। पूर्ववर्ती फाइबर, टेप, ट्यूब या रिबन में स्वयं-इकट्ठा होते हैं जो गैर-सहसंयोजक क्रॉस-लिंक बनाने के लिए उलझते हैं। दूसरे तंत्र में क्रॉस-लिंक्ड डोमेन के गैर-सहसंयोजक इंटरैक्शन शामिल होते हैं जो पानी में घुलनशील लिंकर्स द्वारा अलग किए जाते हैं, और यह आमतौर पर बहु-डोमेन संरचनाओं में देखा जाता है। एक स्वावलंबी नेटवर्क का निर्माण करने के लिए सुपरमॉलेक्यूलर इंटरैक्शन की ट्यूनिंग जो अवक्षेपित नहीं होता है, और पानी को स्थिर करने में भी सक्षम है जो जेल गठन के लिए महत्वपूर्ण है। अधिकांश ऑलिगोपेप्टाइड हाइड्रोजेल में बीटा शीट | बी-शीट संरचना होती है, और फाइबर बनाने के लिए इकट्ठा होती है, हालांकि अल्फा हेलिक्स | α-हेलिकल पेप्टाइड्स भी रिपोर्ट किए गए हैं। जेलेशन के विशिष्ट तंत्र में ऑलिगोपेप्टाइड प्रीकर्सर शामिल होते हैं जो तंतुओं में स्व-इकट्ठा होते हैं जो लंबे हो जाते हैं, और क्रॉस-लिंक्ड जैल बनाने के लिए उलझ जाते हैं।

एक पोलीमराइज़ेशन फ्यूविंग शुरू करने की एक उल्लेखनीय विधि में एक उत्तेजना के रूप में प्रकाश का उपयोग शामिल है। इस विधि में, Photoinitiator, यौगिक जो फोटॉनों के अवशोषण से निकलते हैं, अग्रदूत समाधान में जोड़े जाते हैं जो हाइड्रोजेल बन जाएगा। जब अग्रदूत समाधान प्रकाश के एक केंद्रित स्रोत के संपर्क में आता है, तो फोटोइनिशियेटर मुक्त कणों को काटेंगे और बनाएंगे, जो एक पोलीमराइज़ेशन प्रतिक्रिया शुरू करेगा जो बहुलक किस्में के बीच क्रॉसलिंक बनाता है। यदि प्रकाश स्रोत को हटा दिया जाए तो यह प्रतिक्रिया बंद हो जाएगी, जिससे हाइड्रोजेल में बनने वाले क्रॉसलिंक्स की मात्रा को नियंत्रित किया जा सकेगा। हाइड्रोजेल के गुण उसके क्रॉसलिंक्स के प्रकार और मात्रा पर अत्यधिक निर्भर होते हैं, जिससे photopolymerization हाइड्रोजेल को ठीक करने के लिए एक लोकप्रिय विकल्प बन जाता है। इस तकनीक ने सेल और टिशू इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों में एक घाव साइट में कोशिकाओं के साथ लोड किए गए अग्रदूत समाधान को इंजेक्ट या मोल्ड करने की क्षमता के कारण काफी उपयोग देखा है, फिर इसे सीटू में जमना।

पेप्टाइड्स आधारित हाइड्रोजेल
पेप्टाइड्स आधारित हाइड्रोजेल में असाधारण जैव अनुकूलता और biodegradability गुण होते हैं, जिससे उनके अनुप्रयोगों का व्यापक उपयोग होता है, विशेष रूप से बायोमेडिसिन में; जैसे, उनके उपयोग को अधिकतम करने के लिए उनके भौतिक गुणों को ठीक किया जा सकता है। ऐसा करने के तरीके हैं: एमिनो एसिड अनुक्रम, पीएच, चिरलिटी (रसायन विज्ञान) का मॉड्यूलेशन, और सुगंधित यौगिक अवशेषों की संख्या में वृद्धि। अनुक्रम के भीतर अमीनो एसिड का क्रम जमाना के लिए महत्वपूर्ण है, जैसा कि कई बार दिखाया गया है। एक उदाहरण में, एक छोटा पेप्टाइड अनुक्रम Fmoc-Phe-Gly ने आसानी से एक हाइड्रोजेल का गठन किया, जबकि Fmoc-Gly-Phe ऐसा करने में विफल रहा, क्योंकि दो आसन्न सुगन्धित भागों को स्थानांतरित किया जा रहा था, सुगंधित अंतःक्रियाओं में बाधा उत्पन्न हो रही थी। पीएच को बदलने से भी इसी तरह के प्रभाव हो सकते हैं, एक उदाहरण में नेफ़थलीन (एनएपी) संशोधित डाइप्टाइड्स नेप-ग्लाइ-अला और नेप-अला-ग्लाइ का उपयोग शामिल है, जहां पूर्व के पीएच प्रेरित जेलेशन में गिरावट, लेकिन क्रिस्टलीकरण का कारण बना बाद के। 74 ग्लूकोनो-δ-लैक्टोन (जीडीएल) का उपयोग करते हुए एक नियंत्रित पीएच कमी विधि, जहां जीडीएल को पानी में ग्लूकोनिक एसिड के लिए हाइड्रोलाइज्ड किया जाता है, एक हालिया रणनीति है जिसे सजातीय और प्रजनन योग्य हाइड्रोजेल बनाने के तरीके के रूप में विकसित किया गया है।  हाइड्रोलिसिस धीमा है, जो एक समान पीएच परिवर्तन की अनुमति देता है, और इस प्रकार प्रजनन योग्य समरूप जैल का परिणाम होता है। इसके अतिरिक्त, जोड़े गए GdL की मात्रा में परिवर्तन करके वांछित pH प्राप्त किया जा सकता है। Fmoc और Nap-dipeptides के हाइड्रोजेलेशन के लिए GdL का उपयोग कई बार किया गया है।  एक अन्य दिशा में, मॉरिस एट अल ने जेलेशन के क्रम की भविष्यवाणी और नियंत्रण करने के लिए 'आणविक ट्रिगर' के रूप में जीडीएल के उपयोग की सूचना दी। चिरायता भी जेल निर्माण में एक आवश्यक भूमिका निभाती है, और यहां तक ​​​​कि अपने प्राकृतिक एल-अमीनो एसिड से अपने अप्राकृतिक डी-अमीनो एसिड में एकल अमीनो एसिड की चिरलिटी को बदलने से जेल गुणों पर काफी प्रभाव पड़ सकता है, प्राकृतिक रूपों से जैल नहीं बनता है। इसके अलावा, कई अध्ययनों द्वारा दिखाए गए π- π स्टैकिंग ड्राइविंग जेलेशन के परिणामस्वरूप सुगंधित इंटरैक्शन हाइड्रोजेल गठन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

अन्य
हाइड्रोजेल में पानी की महत्वपूर्ण मात्रा के कारण प्राकृतिक ऊतक के समान लचीलेपन की डिग्री भी होती है। उत्तरदायी स्मार्ट सामग्रियों के रूप में, हाइड्रोजेल रासायनिक प्रणालियों को समाहित कर सकते हैं, जो बाहरी कारकों जैसे कि पीएच में परिवर्तन से उत्तेजना पर विशिष्ट यौगिकों जैसे ग्लूकोज को पर्यावरण में मुक्त कर सकते हैं, ज्यादातर मामलों में सोल-जेल प्रक्रिया द्वारा। जेल-सोल संक्रमण तरल अवस्था को। केमोमैकेनिकल पॉलिमर ज्यादातर हाइड्रोजेल भी होते हैं, जो उत्तेजना पर अपनी मात्रा बदलते हैं और एक्ट्यूएटर या सेंसर के रूप में काम कर सकते हैं।

यांत्रिक गुण
विविध अनुप्रयोगों के लिए हाइड्रोजेल की जांच की गई है। एक हाइड्रोजेल (या इसके विपरीत, पानी की एकाग्रता) की बहुलक एकाग्रता को संशोधित करके, यंग का मापांक, कतरनी मापांक और भंडारण मापांक 10 पा से 3 एमपीए तक भिन्न हो सकते हैं, परिमाण के लगभग पांच आदेशों की सीमा। क्रॉसलिंकिंग एकाग्रता को बदलकर एक समान प्रभाव देखा जा सकता है। यांत्रिक कठोरता की इतनी परिवर्तनशीलता के कारण हाइड्रोजेल बायोमेडिकल अनुप्रयोगों के लिए इतने आकर्षक हैं, जहां प्रत्यारोपण के लिए आसपास के ऊतकों के यांत्रिक गुणों से मेल खाना महत्वपूर्ण है। हाइड्रोजेल के यांत्रिक गुणों की विशेषता विशेष रूप से यांत्रिक व्यवहार में अंतर के कारण मुश्किल हो सकती है जो हाइड्रोजेल में अन्य पारंपरिक इंजीनियरिंग सामग्रियों की तुलना में होती है। इसके रबर लोच (भौतिकी) और चिपचिपाहट के अलावा, हाइड्रोजेल में एक अतिरिक्त समय पर निर्भर विरूपण तंत्र होता है जो द्रव प्रवाह पर निर्भर होता है जिसे poroelasticity कहा जाता है। यांत्रिक प्रयोग करते समय इन गुणों पर विचार करना अत्यंत महत्वपूर्ण है। हाइड्रोजेल के लिए कुछ सामान्य यांत्रिक परीक्षण प्रयोग हैं टेंशन (भौतिकी), दबाव की शक्ति (सीमित या अपरिबद्ध), इंडेंटेशन, अपरूपण तनाव रियोमेट्री या गतिशील यांत्रिक विश्लेषण

हाइड्रोजेल में यांत्रिक गुणों की दो मुख्य व्यवस्थाएँ होती हैं: रबर लोच और चिपचिपापन:

रबर लोच
अघुलनशील अवस्था में, हाइड्रोजेल को अत्यधिक क्रॉसलिंक्ड रासायनिक जैल के रूप में तैयार किया जा सकता है, जिसमें सिस्टम को एक सतत बहुलक नेटवर्क के रूप में वर्णित किया जा सकता है। इस मामले में:

$$G=N_{p}kT={\rho RT \over \overline{M}_{c}}$$ जहाँ G अपरूपण मापांक है, k बोल्ट्जमैन स्थिरांक है, T तापमान है, N हैpप्रति इकाई आयतन में बहुलक श्रृंखलाओं की संख्या है, ρ घनत्व है, R आदर्श गैस स्थिरांक है, और $$\overline{M}_{c}$$दो आसन्न क्रॉस-लिंकिंग बिंदुओं के बीच (संख्या) औसत आणविक भार है। $$\overline{M}_{c}$$ प्रफुल्लित अनुपात, क्यू से गणना की जा सकती है, जो परीक्षण और माप के लिए अपेक्षाकृत आसान है।

सूजी हुई अवस्था के लिए, एक आदर्श जेल नेटवर्क को इस प्रकार तैयार किया जा सकता है:

$$G_{\textrm{swollen}}=GQ^{-1/3}$$ एक साधारण एक अक्षीय विस्तार या संपीड़न परीक्षण में, वास्तविक प्रतिबल, $$\sigma _{t}$$, और इंजीनियरिंग तनाव, $$\sigma _{e}$$, के रूप में गणना की जा सकती है:

$$\sigma _{t}=G_{\textrm{swollen}}\left ( \lambda ^{2}-\lambda ^{-1} \right )$$

$$\sigma _{e}=G_{\textrm{swollen}}\left ( \lambda -\lambda ^{-2} \right )$$ कहाँ पे $$\lambda =l_{\textrm{current}}/l_{\textrm{original}}$$खिंचाव है।

चिपचिपापन
हाइड्रोजेल के लिए, उनकी लोच ठोस बहुलक मैट्रिक्स से आती है जबकि चिपचिपापन बहुलक नेटवर्क गतिशीलता और पानी और अन्य घटकों से उत्पन्न होता है जो जलीय चरण बनाते हैं। हाइड्रोजेल के विस्कोइलास्टिक गुण लागू यांत्रिक गति की प्रकृति पर अत्यधिक निर्भर हैं। इस प्रकार, सामग्री की चिपचिपाहट का मूल्यांकन करने के लिए इन लागू बलों की समय निर्भरता अत्यंत महत्वपूर्ण है।

चिपचिपापन के लिए भौतिक मॉडल सामग्री के लोचदार और चिपचिपा भौतिक गुणों को पकड़ने का प्रयास करते हैं। एक लोचदार सामग्री में, तनाव तनाव के समानुपाती होता है जबकि एक चिपचिपी सामग्री में, तनाव तनाव दर के समानुपाती होता है। मैक्सवेल मॉडल रैखिक विस्कोलेस्टिक प्रतिक्रिया के लिए एक विकसित गणितीय मॉडल है। इस मॉडल में, विस्कोइलेस्टिसिटी को हुकियन स्प्रिंग के साथ एक विद्युत परिपथ के अनुरूप बनाया गया है, जो यंग के मापांक का प्रतिनिधित्व करता है, और न्यूटनियन डैशपॉट जो चिपचिपाहट का प्रतिनिधित्व करता है। एक सामग्री जो इस मॉडल में वर्णित गुणों को प्रदर्शित करती है वह मैक्सवेल सामग्री है। उपयोग किए गए एक अन्य भौतिक मॉडल को केल्विन-वोइग मॉडल कहा जाता है और इस मॉडल का अनुसरण करने वाली सामग्री को केल्विन-वोइग सामग्री कहा जाता है। हाइड्रोजेल के समय-निर्भर रेंगने और तनाव-विश्राम व्यवहार का वर्णन करने के लिए, विभिन्न प्रकार के भौतिक गांठ वाले पैरामीटर मॉडल का उपयोग किया जा सकता है। ये मॉडलिंग विधियां बहुत भिन्न होती हैं और अत्यंत जटिल होती हैं, इसलिए अनुभवजन्य प्रोनी की विधि का वर्णन आमतौर पर हाइड्रोजेल में विस्कोलेस्टिक व्यवहार का वर्णन करने के लिए किया जाता है।

पॉलिमर के समय-निर्भर विस्कोलेस्टिक व्यवहार को मापने के लिए गतिशील यांत्रिक विश्लेषण अक्सर किया जाता है। आमतौर पर, इन मापों में हाइड्रोजेल के एक तरफ को शियर मोड में साइनसोइडल लोड के अधीन किया जाता है, जबकि लागू तनाव को तनाव ट्रांसड्यूसर से मापा जाता है और नमूना लंबाई में परिवर्तन को तनाव ट्रांसड्यूसर से मापा जाता है। आवधिक तनाव या तनाव के लिए साइनसॉइडल प्रतिक्रिया को मॉडल करने के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला एक नोटेशन है:
 * $$G = G' + iG''$$

जिसमें G' वास्तविक (लोचदार या भंडारण) मापांक है, G काल्पनिक (चिपचिपा या हानि) मापांक है।

पोरोलेस्टिकिटी
पोरोइलास्टिक एक झरझरा सामग्री के माध्यम से विलायक के प्रवास से संबंधित सामग्रियों की एक विशेषता है और समवर्ती विरूपण होता है। हाइड्रोजेल जैसे हाइड्रेटेड पदार्थों में पोरोइलेस्टिसिटी बहुलक और पानी के बीच घर्षण के कारण होता है क्योंकि पानी संपीड़न पर झरझरा मैट्रिक्स के माध्यम से चलता है। यह पानी के दबाव में कमी का कारण बनता है, जो संपीड़न पर अतिरिक्त तनाव जोड़ता है। विस्कोलेस्टिसिटी के समान, यह व्यवहार समय पर निर्भर है, इस प्रकार पोरोइलास्टिकिटी संपीड़न दर पर निर्भर है: एक हाइड्रोजेल धीमी संपीड़न पर कोमलता दिखाता है, लेकिन तेजी से संपीड़न हाइड्रोजेल को कठोर बनाता है। यह घटना पानी के बीच घर्षण के कारण होती है और झरझरा मैट्रिक्स पानी के प्रवाह के समानुपाती होता है, जो बदले में संपीड़न दर पर निर्भर होता है। इस प्रकार, पोरोइलास्टिसिटी को मापने का एक सामान्य तरीका अलग-अलग संपीड़न दरों पर संपीड़न परीक्षण करना है। पोरोइलास्टिसिटी को प्रभावित करने में ताकना आकार एक महत्वपूर्ण कारक है। Kozeny-Carman समीकरण का उपयोग दबाव ड्रॉप को दो संपीड़न दरों के बीच तनाव में अंतर से जोड़कर ताकना आकार की भविष्यवाणी करने के लिए किया गया है।

पोरोइलास्टिकिटी को कई युग्मित समीकरणों द्वारा वर्णित किया गया है, इस प्रकार कुछ यांत्रिक परीक्षण हैं जो सामग्री के पोरोइलास्टिक व्यवहार से सीधे संबंधित हैं, इस प्रकार अधिक जटिल परीक्षण जैसे इंडेंटेशन परीक्षण, संख्यात्मक या कम्प्यूटेशनल मॉडल का उपयोग किया जाता है। संख्यात्मक या कम्प्यूटेशनल तरीके हाइड्रोजेल नेटवर्क की तीन आयामी पारगम्यता का अनुकरण करने का प्रयास करते हैं।

पर्यावरण प्रतिक्रिया
हाइड्रोजेल में सबसे अधिक देखी जाने वाली पर्यावरणीय संवेदनशीलता तापमान की प्रतिक्रिया है। कई पॉलिमर/हाइड्रोजेल एक तापमान पर निर्भर चरण संक्रमण प्रदर्शित करते हैं, जिसे या तो ऊपरी महत्वपूर्ण समाधान तापमान (यूसीएसटी) या कम महत्वपूर्ण समाधान तापमान (एलसीएसटी) के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। यूसीएसटी पॉलिमर उच्च तापमान पर पानी में घुलनशीलता में वृद्धि करते हैं, जिससे तापमान बढ़ने पर यूसीएसटी हाइड्रोजेल एक जेल (ठोस) से एक समाधान (तरल) में परिवर्तित हो जाता है (शुद्ध सामग्री के पिघलने बिंदु व्यवहार के समान)। इस घटना के कारण यूसीएसटी हाइड्रोजेल का विस्तार होता है (उनके सूजन अनुपात में वृद्धि) क्योंकि तापमान बढ़ता है जबकि वे अपने यूसीएसटी से नीचे होते हैं। हालांकि, एलसीएसटी वाले पॉलिमर एक उलटा (या नकारात्मक) तापमान-निर्भरता प्रदर्शित करते हैं, जहां उच्च तापमान पर उनकी जल-घुलनशीलता कम हो जाती है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, LCST हाइड्रोजेल एक तरल घोल से ठोस जेल में परिवर्तित हो जाते हैं, और जब वे अपने LCST से ऊपर होते हैं तो तापमान बढ़ने पर वे सिकुड़ते भी हैं (उनके फूलने का अनुपात कम हो जाता है)।

अनुप्रयोग विविध थर्मल प्रतिक्रियाओं के लिए निर्देशित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, बायोमेडिकल क्षेत्र में, LCST हाइड्रोजेल की जांच दवा वितरण प्रणाली के रूप में की जा रही है क्योंकि कमरे के तापमान पर इंजेक्शन (तरल) होने और फिर मानव शरीर के उच्च तापमान के संपर्क में आने पर कठोर जेल में जम जाता है। ऐसे कई अन्य उद्दीपक हैं जिनके लिए हाइड्रोजेल उत्तरदायी हो सकते हैं, जिनमें शामिल हैं: पीएच, ग्लूकोज, विद्युत संकेत, photopolymer, दबाव-संवेदनशील चिपकने वाला, आयन, एंटीजन, और बहुत कुछ।

योज्य
हाइड्रोजेल के यांत्रिक गुणों को उनके हाइड्रोफोबिक गुणों पर ध्यान देने से शुरू करके कई तरह से ठीक किया जा सकता है। हाइड्रोजेल की शक्ति या लोच को संशोधित करने का एक अन्य तरीका उन्हें एक मजबूत/कठोर समर्थन पर ग्राफ्ट या सतह कोट करना है, या सुपरपोरस हाइड्रोजेल (एसपीएच) कंपोजिट बनाकर, जिसमें एक क्रॉस-लिंक करने योग्य मैट्रिक्स सूजन योज्य जोड़ा जाता है। अन्य योजक, जैसे nanoparticle और माइक्रोपार्टिकल्स, बायोमेडिकल अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले कुछ हाइड्रोजेल की कठोरता और जेलेशन तापमान को महत्वपूर्ण रूप से संशोधित करने के लिए दिखाए गए हैं।

प्रसंस्करण तकनीक
जबकि एक हाइड्रोजेल के यांत्रिक गुणों को क्रॉसलिंक एकाग्रता और योजक के माध्यम से ट्यून और संशोधित किया जा सकता है, इन गुणों को विशिष्ट प्रसंस्करण तकनीकों के माध्यम से विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए बढ़ाया या अनुकूलित भी किया जा सकता है। इन तकनीकों में इलेक्ट्रोस्पिनिंग | इलेक्ट्रो-स्पिनिंग, 3 डी प्रिंटिग/4डी प्रिंटिंग, स्व-समूहन और फ्रीज कास्टिंग शामिल हैं। एक अद्वितीय प्रसंस्करण तकनीक बहु-स्तरित हाइड्रोजेल के गठन के माध्यम से एक स्थानिक-भिन्न मैट्रिक्स संरचना और विस्तार, यांत्रिक गुणों को बनाने के लिए है। यह यूवी पोलीमराइजेशन के माध्यम से परत फैशन द्वारा परत में हाइड्रोजेल मैट्रिक्स को पोलीमराइज़ करके किया जा सकता है। यह तकनीक हाइड्रोजेल बनाने में उपयोगी हो सकती है जो आर्टिकुलर कार्टिलेज की नकल करती है, जिससे सामग्री को अलग यांत्रिक गुणों के तीन अलग-अलग क्षेत्रों के साथ सक्षम किया जा सकता है। हॉफमिस्टर श्रृंखला का लाभ उठाकर हाइड्रोजेल यांत्रिक गुणों को अनुकूलित करने के लिए एक और उभरती हुई तकनीक है। इस घटना के कारण, नमक के घोल को जोड़ने के माध्यम से, एक हाइड्रोजेल की बहुलक श्रृंखला एकत्र और क्रिस्टलीकृत हो जाती है, जिससे हाइड्रोजेल की कठोरता बढ़ जाती है। इस विधि, जिसे अलग कर रहा है कहा जाता है, को सोडियम सल्फेट नमक के घोल में मिलाकर पॉली (विनाइल अल्कोहल) हाइड्रोजेल पर लागू किया गया है। इन प्रसंस्करण तकनीकों में से कुछ का उपयोग इष्टतम यांत्रिक गुणों को प्राप्त करने के लिए एक दूसरे के साथ सहक्रियात्मक रूप से किया जा सकता है। दिशात्मक ठंड या फ्रीज-कास्टिंग एक और तरीका है जिसमें हाइड्रोजेल पर एक दिशात्मक तापमान ढाल लागू किया जाता है, यह अनिसोट्रोपिक यांत्रिक गुणों वाली सामग्री बनाने का एक और तरीका है। पदानुक्रमित आकारिकी और अनिसोट्रोपिक यांत्रिक गुणों को प्रेरित करने के लिए पॉली (विनाइल अल्कोहल) हाइड्रोजेल पर फ्रीज-कास्टिंग और सैलिंग-आउट प्रसंस्करण तकनीकों दोनों का उपयोग करना। हाइड्रोजेल की दिशात्मक ठंड बहुलक श्रृंखलाओं को संरेखित करने और समेटने में मदद करती है, जिससे अनिसोट्रोपिक सरणी मधुकोश ट्यूब जैसी संरचनाएं बनती हैं, जबकि हाइड्रोजेल को बाहर निकालने से इन मधुकोश ट्यूब जैसी संरचनाओं की सतह पर एक नैनो-फाइब्रिल नेटवर्क निकलता है। 70% से अधिक पानी की मात्रा को बनाए रखते हुए, इन हाइड्रोजेल की कठोरता का मान पॉलीडिमिथाइलसिलोक्सेन (पीडीएमएस), केवलर और सिंथेटिक रबर जैसे पानी से मुक्त पॉलिमर से काफी ऊपर है। मूल्य प्राकृतिक कण्डरा और मकड़ी के रेशम की कठोरता को भी पार कर जाते हैं।

सॉफ्ट कॉन्टैक्ट लेंस
कॉन्टेक्ट लेंस के लिए प्रमुख सामग्री एक्रिलाट-सिलोक्सेन हाइड्रोजेल हैं। उन्होंने हार्ड कॉन्टैक्ट लेंस को बदल दिया है। उनके सबसे आकर्षक गुणों में से एक ऑक्सीजन पारगम्यता है, जिसकी आवश्यकता होती है क्योंकि कॉर्निया में वाहिका की कमी होती है।

अनुसंधान
* स्तन प्रत्यारोपण
 * संपर्क लेंस (सिलिकॉन हाइड्रोजेल, polyacrylamide्स, polymacon)
 * डिस्पोजेबल डायपर जहां वे मूत्र को अवशोषित करते हैं, या सैनिटरी नैपकिन में * जले (चोट) या अन्य मुश्किल से ठीक होने वाले घावों के उपचार के लिए ड्रेसिंग। नम वातावरण बनाने या बनाए रखने में मदद करने के लिए घाव जैल उत्कृष्ट हैं।
 * इलेक्ट्रोएन्सेफलोग्राफी # मेथड और प्रीकोर्डियल पार लिंक्ड पॉलिमर (पॉलीथीन ऑक्साइड, पॉलीएएमपीएस और polyvinylpyrrolidone) से बने हाइड्रोजेल का उपयोग करके मेडिकल इलेक्ट्रोड का नेतृत्व करता है।
 * क्वांटम डॉट्स का हाइड्रोजेल एनकैप्सुलेशन
 * पर्यावरण की दृष्टि से संवेदनशील हाइड्रोजेल (जिसे 'स्मार्ट जैल' या 'इंटेलिजेंट जैल' भी कहा जाता है)। इन हाइड्रोजेल में पीएच, तापमान, या मेटाबोलाइट की सांद्रता में परिवर्तन को महसूस करने और ऐसे परिवर्तन के परिणामस्वरूप उनके भार को मुक्त करने की क्षमता होती है।
 * हाइड्रोजेल फाइबर
 * चिपकने वाला
 * शुष्क क्षेत्रों में मिट्टी की नमी धारण करने के लिए दाने
 * एयर बबल-रिपेलेंट (सुपरएरोफोबिसिटी)। पानी के इलेक्ट्रोलीज़ के लिए इलेक्ट्रोड के प्रदर्शन और स्थिरता में सुधार कर सकते हैं।
 * संवर्धन कोशिकाएं: सेल संस्कृति के लिए हाइड्रोजेल-लेपित कुओं का उपयोग किया गया है।
 * biosensors: हाइड्रोजेल जो विशिष्ट अणुओं के प्रति उत्तरदायी होते हैं, जैसे ग्लूकोज या एंटीजन, बायोसेंसर के साथ-साथ डीडीएस में भी इस्तेमाल किया जा सकता है।
 * कोशिका वाहक: इंजेक्टेबल हाइड्रोजेल का उपयोग दवाओं या कोशिकाओं (ऊतक पुनर्जनन/इंजीनियरिंग) को ले जाने के लिए किया जा सकता है।
 * holotomography माइक्रोस्कोपी के साथ संयुक्त सेल बायोमैकेनिकल कार्यों की जांच करें
 * नेक्रोटिक और फाइब्रोटिक टिश्यू का अवशोषण, डिस्लॉइंग और डीब्रिडिंग प्रदान करें
 * ऊतक इंजीनियरिंग मचान। मचान के रूप में उपयोग किए जाने पर, हाइड्रोजेल में ऊतक की मरम्मत के लिए मानव कोशिकाएं हो सकती हैं। वे कोशिकाओं के 3डी माइक्रोएन्वायरमेंट की नकल करते हैं। सामग्री में एग्रोस, मिथाइलसेलुलोज़, हाइलूरोनन, इलास्टिन जैसे पॉलीपेप्टाइड्स और अन्य स्वाभाविक रूप से व्युत्पन्न बहुलक शामिल हैं।
 * सस्टेन्ड-रिलीज़ दवा वितरण सिस्टम। दवा की रिहाई को नियंत्रित करने के लिए आयनिक शक्ति, पीएच और तापमान को ट्रिगरिंग कारक के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।
 * विंडो कोटिंग/प्रतिस्थापन: इन्फ्रारेड प्रकाश अवशोषण को 75% तक कम करने के लिए हाइड्रोजेल विचाराधीन हैं। एक अन्य दृष्टिकोण ने स्मार्ट ग्लास|तापमान-उत्तरदायी हाइड्रोजेल का उपयोग करके आंतरिक तापमान को कम किया।
 * थर्मोडायनामिक बिजली उत्पादन: आयनों के साथ संयुक्त होने पर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और बैटरी के लिए गर्मी अपव्यय की अनुमति मिलती है और ताप विनिमय को विद्युत चार्ज में परिवर्तित किया जाता है।
 * जल जेल विस्फोटक
 * एग्रोकेमिकल्स (कीटनाशक और उर्वरक) का नियंत्रित विमोचन

फार्मास्यूटिकल्स
दवा वितरण के लिए हाइड्रोजेल की जांच की गई है। पॉलीमेरिक ड्रग डिलीवरी सिस्टम ने अपनी बायोडिग्रेडेबिलिटी, बायोकम्पैटिबिलिटी और एंटी-टॉक्सिसिटी के कारण चुनौती को पार कर लिया है। कोलेजन, चिटोसन, सेल्यूलोज और पॉली (लैक्टिक-को-ग्लाइकोलिक एसिड) जैसी सामग्री को आंख, अंग जैसे अंगों तक दवा पहुंचाने के लिए बड़े पैमाने पर लागू किया गया है। नाक, गुर्दे, फेफड़े, आंतों, त्वचा और मस्तिष्क। भविष्य का काम विषाक्तता को कम करने, जैव अनुकूलता में सुधार, विधानसभा तकनीकों का विस्तार करने पर केंद्रित है हाइड्रोजेल को दवा वितरण के लिए वाहन माना गया है।   म्यूकोएडेसिव गुणों के परीक्षण के लिए उपयोग किए जाने वाले जानवरों के म्यूकोसल ऊतकों की नकल करने के लिए उन्हें भी बनाया जा सकता है।  सामयिक दवा वितरण में जलाशयों के रूप में उपयोग के लिए उनकी जांच की गई है; विशेष रूप से आयनिक दवाएं, जो योणोगिनेसिस द्वारा दी जाती हैं।

इस पेज में लापता आंतरिक लिंक की सूची

 * पॉलीमर
 * चिरायता (रसायन विज्ञान)
 * प्रवर्तक
 * स्मार्ट सामग्री
 * तनाव (भौतिकी)
 * viscoelasticity
 * दबाव के प्रति संवेदनशील चिपकने वाला
 * पट्टा
 * स्पाइडर सिल्क
 * polyAMPS
 * प्रीकोर्डियल लीड्स
 * घाव जेल
 * जला (चोट)
 * गोंद
 * धरती
 * ऊतक अभियांत्रिकी
 * हयालूरोनान
 * agarose