Hydrogeeli
Valmistaminen

Kaikki hydrogeelit muodostuvat polymeereistä, jotka voidaan jakaa laajasti kahteen luokkaan alkuperänsä mukaan: luonnolliset tai synteettiset polymeerit. Luonnollisia polymeerejä hydrogeelien valmistukseen ovat hyaluronihappo, kitosaani, hepariini, alginaattihappo, gelatiini ja fibrinogeeni. Yleisiä synteettisiä polymeerejä, joista voidaan muodostaa hydrogeelejä, ovat polyvinyylialkoholi, polyetyleeniglykoli, natriumpolyakrylaatti, akrylaattipolymeerit ja niiden kopolymeerit. Vaikka luonnolliset hydrogeelit ovat yleensä myrkyttömiä, ja tarjoavat usein muita etuja lääketieteelliseen käyttöön, kuten bioyhteensopivuus, biohajoavuus, antibiootti/antimykoottinen vaikutus ja parantavat läheisen kudoksen regeneraatiota, niiden stabiilisuus ja lujuus ovat yleensä paljon alhaisemmat kuin synteettisten hydrogeelien. On myös synteettisiä hydrogeelejä, joita voidaan käyttää lääketieteellisiin sovelluksiin, kuten polyetyleeniglykoli (PEG), polyakrylaatti ja polyvinyylipyrrolidoni (PVP).
Fysikaalisia hydrogeelejä voidaan valmistaa kahdella eri mekanismilla. Ensimmäinen on nanokuituisten peptidiketjun geeliytyminen, jota yleensä havaitaan oligopeptidien esiasteilla. Esiasteet kokoontuvat itsestään kuiduiksi, nauhoiksi ja putkiksi, jotka kietoutuvat muodostaen ei-kovalenttisia ristisidoksia. Toisessa mekanismissa polymeeriketjuja yhdistää heikot sidokset ja vesiliukoiset linkkerit ja tämä havaitaan yleensä pidemmissä monidomeenirakenteissa.
Valopolymerointi on yksi käytetyimmistä polymerointimenetelmistä kemiallisten hydrogeelien valmistamisessa. Tässä menetelmässä fotoinitiaattoreita, yhdisteitä, jotka hajoavat fotonien absorptiosta, lisätään prekursoriliuokseen. Kun prekursoriliuos altistetaan voimakkaalle valonlähteelle, tavallisesti ultraviolettisäteilylle, fotoinitiaattorit hajoavat ja muodostavat vapaita radikaaleja, jotka aloittavat polymerointireaktion, joka muodostaa ristisidoksia polymeeriketjujen välille. Tämä reaktio pysähtyy, jos valonlähde poistetaan, jolloin hydrogeelissä muodostuneiden ristisidosten määrää voidaan hallita.  Hydrogeelin ominaisuudet riippuvat suuresti sen ristisidosten tyypistä ja määrästä, joten fotopolymerointi on suosittu valinta hydrogeelien hienosäätöön. Tätä tekniikkaa käytetään paljon solu- ja kudosteknologiasovelluksissa, koska sillä on kyky injektoida tai muovata soluilla ladattu prekursioliuos haavakohtaan ja jähmettää se paikallisesti.
Fysikaalisesti silloitettuja hydrogeelejä voidaan valmistaa eri menetelmillä riippuen kyseessä olevan heikon sidoksen luonteesta. Polyvinyylialkoholihydrogeelit valmistetaan yleensä jäädytys-sulatustekniikalla. Tällöin liuos jäädytetään muutamaksi tunniksi, sitten sulatetaan huoneenlämmössä ja sykliä toistetaan, kunnes muodostuu vahva ja stabiili hydrogeeli. Alginaattihydrogeelit muodostuvat alginaatin ja 2+ varautuneiden kationien välisistä ionivuorovaikutuksista. Suola, yleensä kalsiumkloridi, liuotetaan natriumalginaattivesiliuokseen, jolloin kalsiumionit muodostavat ionisidoksia alginaattiketjujen välille. Gelatiini hydrogeelit muodostuvat lämpötilan muutoksesta. Gelatiinin vesiliuos muodostaa hydrogeelin alle 35-37℃:n lämpötilassa, kun kollageenikuitujen väliset Van Der Waalsin vuorovaikutukset muuttuvat voimakkaammiksi kuin molekyylin lämpövärähtelyt.