ไฮโดรเจล (Hydrogel) วัสดุใหม่ที่น่าจับตามอง

ในอดีตเป็นการยากที่จะให้วัสดุที่แตกแล้วกลับมารวมตัวกันใหม่ได้ แต่ไม่เป็นปัญหาสำหรับวัสดุไฮโดรเจลชนิดใหม่นี้ เพราะเป็นวัสดุที่มีการผสมผสานระหว่างดินเหนียว น้ำ และตัวผสานชนิดใหม่ นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างเจลชนิดนี้ให้มีคุณสมบัติที่แข็งแรง และสามารถกลับมารวมตัวกันใหม่ได้ง่ายหลังจากการแตกแยกเป็นสองส่วน นอกจากนี้สามารถพัฒนาให้เจลชนิดนี้ไปใช้ได้ในงานวิศวกรรมเนื้อเยื่อ และวัสดุทางเคมีที่เป็นมิตรกับสิ่งมีชีวิต ไฮโดรเจลมีความแข็งแรงมากกว่าวัสดุที่สามารถรวมตัวกันใหม่ได้หลังจากการแตกสลายชนิดอื่นๆ ถึง 50 เท่า ถูกพัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่น เหมาะสมในการใช้เป็นวัสดุในงานด้านต่างๆ เพราะมีความยืดหยุ่น ในอนาคตอาจจะนำวัสดุนี้ใช้เป็นโครงสร้างของเนื้อเยื่อที่กำลังเจริญเติบโต และใช้แทนกระดูกอ่อนที่แตกได้ ไฮโดรเจลจึงเป็นก้าวที่สำคัญในการพัฒนาทางวัสดุศาสตร์ที่มีคุณสมบัติดีเยี่ยมในอนาคต

นักวิทยาศาสตร์หลายคนได้ศึกษาค้นคว้าพัฒนาวัสดุที่มีทั้งความแข็งแรงและยืดหยุ่น สามารถรวมตัวกันใหม่เองได้ภายหลังจากการแตกสลาย (self-healing) วัสดุส่วนมากในปัจจุบันมีความแข็งแรงแต่เปราะบางแตกสลายง่าย และยากที่จะกลับมารวมตัวกันใหม่ได้อีก นอกจากนี้วัสดุที่มีคุณสมบัติ self-healing ได้นั้น ส่วนมากจะไม่แข็งแรง แต่ไฮโดรเจลชนิดใหม่มีคุณสมบัติดังกล่าวครบถ้วน สิ่งสำคัญ คือ ตัวผสาน (binder) ซึ่งถูกออกแบบมาพิเศษ เรียกว่า G-binder พัฒนาโดย University of California, Berkeley ทำหน้าที่เป็นตัวผสานระหว่างโมเลกุลของสารประกอบในเจล โดยการรวมตัวแบบ non-covalent bond หรือด้วยพันธะที่อ่อน คือ พันธะไฮโดรเจน ที่ทำให้วัสดุนี้มีความยืดหยุ่นแต่มีความแข็งแรงจากแรงดึงทางไฟฟ้า (electrostatic forces) ซึ่งเราไม่สามารถที่จะดึงวัสดุนี้ขาดได้ด้วยมีเปล่า ตัว G-binder นี้สร้างมาจากสายลูกโซ่ polyethylene glycol เป็นสารเคมีที่มีความเป็นพิษต่ำ และเป็นองค์ประกอบในเครื่องสำอางบำรุงผิว ยาแก้ท้องผูก และน้ำมันหล่อลื่น นอกจากนี้ยังสามารถจับสารประกอบในเจลกลับมารวมตัวกันใหม่ได้อย่างรวดเร็ว

ไฮโดรเจลมีความเป็นมิตรกับเซลล์ของสิ่งมีชีวิต สามารถรักษาสภาพของโปรตีน myoglobin ที่อยู่ในเม็ดเลือดได้นานถึง 7 วัน โดยไม่เสียรูป และยังรักษาคุณสมบัติขนถ่ายออกซิเจนได้ถึงร้อยละ 70 เมื่อเปรียบเทียบกับ myoglobin ที่ไม่ได้อยู่ในไฮโดรเจล ทางด้านเคมี นักเคมีพบว่าเจลชนิดนี้ง่ายต่อการขึ้นรูป และสามารถนำมาต่อกันเป็นรูปร่างต่างๆ ได้ง่าย ซึ่งจะเป็นเครื่องมือที่เป็นประโยชน์ในการศึกษาปฎิกิริยาทางเคมี นอกจากนี้เจลชนิดนี้มีความคงตัวอย่างมาก โดยยังคงรูปร่างอยู่ได้ ภายหลังจากแช่อยู่ในตัวทำละลาย tetrahydrofuran เป็นเวลา 6 ชั่วโมง

จากคุณสมบัติต่างๆ ที่กล่าวมา ไฮโดรเจลถูกนำไปใช้ประโยชน์หลายด้าน ตัวอย่างเช่น รักษาบาดแผล สร้างเส้นเลือดใหม่ (new blood vessel) ผลิตยา และคอนแทคเลนส์ เป็นต้น