imported>Martin Felhofer: Biologische Hydrogele erweitert und zwei Quellen angegeben, https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2020.03.010 und https://doi.org/10.1016/j.agwat.2024.109145

2025-09-23T11:58:51Z

Biologische Hydrogele erweitert und zwei Quellen angegeben, https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2020.03.010 und https://doi.org/10.1016/j.agwat.2024.109145

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[[Datei:Superabsorber Hydrogel KSG 2917 pK.jpg|mini|Hydrogel eines [[Superabsorber]]s]]
Ein '''Hydrogel''' ist ein [[Gel]] aus einem [[Polymer]], das Wasser binden kann. Die [[Molekül]]e, die das Gel aufbauen, sind chemisch, z. B. durch [[Kovalente Bindung|kovalente]], [[Supramolekulare Chemie|supramolekulare]] oder [[Ionische Bindung|ionische]] Bindungen, oder physikalisch, z. B. durch [[Verschlaufung|Verschlaufen]] der Polymerketten, zu einem [[Vernetzung (Chemie)|Netzwerk verknüpft]]. Kovalent vernetzte Polymere sind zum Beispiel [[Thiole|thioliserte]] Polymere ([[Thiomer]]e), die durch die Ausbildung von [[Disulfidbrücke|Disulfidbrücken]]
Polymerketten vernetzen.<ref>{{cite journal |last1=Leichner |first1=C |last2=Jelkmann |first2=M |last3=Bernkop-Schnürch |first3=A |title=Thiolated polymers: Bioinspired polymers utilizing one of the most important bridging structures in nature |journal=Adv Drug Deliv Rev |date=2019 |volume=151–152 |pages=191–221 |doi=10.1016/j.addr.2019.04.007 |pmid=31028759 |s2cid=135464452 |language=en}}</ref> Durch eingebaute [[hydrophil]]e Polymerkomponenten quellen sie in Wasser unter beträchtlicher Volumenzunahme, ohne aber ihren stofflichen Zusammenhalt zu verlieren.<ref name="Römpp">{{RömppOnline|ID=RD-08-02201|Name=Hydrogele|Abruf=2014-06-14}}</ref><ref>Enas M. Ahmed: ''Hydrogel: Preparation, characterization, and applications: A review.'' In: ''Journal of Advanced Research.'' Volume 6, Issue 2, 2015, S. 105–121, {{doi|10.1016/j.jare.2013.07.006}}.</ref> Hydrogele, die ein hohes Quellvermögen haben, werden [[Superabsorber]] genannt.
== Anwendungen ==
Hydrogele gewinnen durch ihre [[Biokompatibilität]] und gewebeähnlichen mechanischen Eigenschaften im [[Biomedizin|biomedizinischen]] Bereich an Bedeutung.<ref>[https://www.spektrum.de/news/ein-gewebe-fester-als-stahl/1440203 ''Ein Gewebe fester als Stahl''] auf spektrum.de, abgerufen am 17. März 2017.</ref> Bekannte Beispiele sind weiche [[Kontaktlinse]]n, [[Intraokularlinse]]n sowie plastische [[Implantate]].

In der [[Wundbehandlung]], insbesondere zum Feuchthalten oder zur Rehydration trockener Wunden, kommen Hydrogele als [[Kompresse|Kompressen]] oder in Form von Tubengelen zum Einsatz. Letztere werden auch im Rahmen des [[Débridement]]s verwendet, um die Wundreinigung zu fördern. Durch Abgabe von Wasser unterstützen die Hydrogele hierbei körpereigene Prozesse beim Aufweichen und Ausschwemmen von [[Nekrose]]n und Belägen.<ref>[[Kerstin Protz]]: ''Moderne Wundversorgung'' 8. Auflage, Elsevier Verlag, München 2016, ISBN 978-3-437-27885-3, Seite 36</ref>

Als sogenannte [[Superabsorber]] sind Hydrogele essentieller Bestandteil moderner [[Wegwerfwindel]]n, da sie die einmal aufgenommene Feuchtigkeit binden und auch bei Druck nicht mehr abgeben.

In der Technik besitzen sogenannte [[smarte Hydrogele]] ein enormes Entwicklungspotenzial, da sie über integrierte [[Aktor]]-[[Sensor]]-Eigenschaften verfügen.

In der [[Landwirtschaft|Agrarwirtschaft]] stecken große Anwendungspotentiale, besonders in heißen Erdregionen, aber auch in Hinsicht größerer Trockenperioden in Folge der [[Klimaerwärmung]].<ref name="Puoci2008">{{Cite journal
|last=Puoci |first=Francesco |title=Polymer in Agriculture: A Review |journal=American Journal of Agricultural and Biological Sciences |volume=3 |issue=1 |year=2008 |pages=299–314 |url=https://www.researchgate.net/publication/26527186_Polymer_in_Agriculture_a_Review |language=en}}</ref>

Besonders intensiv wird der Einsatz von sogenannten Superabsorber-Hydrogelen untersucht, die die Wasserhaltefähigkeit von Böden verbessern und Pflanzen in Trockenperioden unterstützen können.<ref>{{Cite journal
|last=Frioni
|first=Tommaso
|last2=Bonicelli
|first2=Pier Giorgio
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|first3=Clara
|last4=Tombesi
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|first5=Stefano
|title=Superabsorbent hydrogels: A new tool for vineyard water management?
|journal=Agricultural Water Management
|volume=306
|pages=109145
|year=2024
|doi=10.1016/j.agwat.2024.109145
|doi-access=free
|language=en}}</ref>

Konventionell verwendete Hydrogele basieren meist auf Polyacrylaten, die durch ihre hohe Wasseraufnahmefähigkeit wirksam sind, deren langfristiges Verhalten im Boden jedoch weiter untersucht wird.<ref name="Puoci2008" />

Innovative Ansätze verfolgen die Entwicklung biobasierter Hydrogele, insbesondere auf Basis von [[Lignin]]. Diese nachwachsende Ressource fällt in großen Mengen als Nebenprodukt der Papier- und Bioraffinerieindustrie an und wird enzymatisch oder chemisch zu vernetzten Hydrogelsystemen verarbeitet. Ligninbasierte Hydrogele sind abbaubar, können die Bodenwasserhaltekapazität steigern und gelten als vielversprechende Alternative für eine nachhaltige Landwirtschaft.<ref>{{Cite journal
|last=Haske-Cornelius
|first=Oliver
|last2=Prasetyo
|first2=Enny Nugroho
|last3=Nyanhongo
|first3=Gibson S.
|last4=Gubitz
|first4=Georg M.
|title=Harnessing the Power of Enzymes for Tailoring and Valorizing Lignin
|journal=Frontiers in Bioengineering and Biotechnology
|volume=9
|pages=697310
|year=2021
|doi=10.3389/fbioe.2021.697310
|doi-access=free
|language=en}}</ref>

== Theorien ==

Häufig wird das Quellverhalten von Hydrogelen mithilfe von (modifizierten) [[Flory-Rehner-Modell]]en beschrieben<ref>{{Literatur |Autor=Paul J. Flory, John Rehner |Titel=Statistical Mechanics of Cross‐Linked Polymer Networks II. Swelling |Sammelwerk=The Journal of Chemical Physics |Band=11 |Nummer=11 |Datum=1943-11 |DOI=10.1063/1.1723792 |Seiten=521–526 }}</ref>, welche auf dem [[Flory-Huggins-Modell]] beruhen.

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Chemikaliengruppe]]
[[Kategorie:Polymer]]
[[Kategorie:Weiche Materie (Stoff)]]

Hydrogel - Versionsgeschichte

imported>Martin Felhofer: Biologische Hydrogele erweitert und zwei Quellen angegeben, https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2020.03.010 und https://doi.org/10.1016/j.agwat.2024.109145