Sintesis Hydrogel

Hydrogel merupakan jaringan dari cincin-cincin polimer yang mampu menyerap air dalam jumlah besar tanpa larut dalam air. Hidrogel kadang berbentuk gel koloid yang mampu mendispersi pada air. Hydrogel adalah adsorben alami yang mampu menyerap air hingga 99% kandungannya. Hydrogel dapat terurai melalui pembusukan oleh mikroba sehingga aman digunakan.
Beberapa penggunaan hydrogel diantaranya sebagai berikut:
• Sebagai bahan penyangga pada pembuatan tissue
• Bahan penyusun popok, yang akan menyerap urin bayi (sanitary napkin)
• Kontak lensa (silicon hydrogel, polyacrilamide)
• Medikal elektroda menggunakan hydrogel yang terbentuk dari persilangan polimer(polyetilen oksid, poliAMPS, dan polyvinilpirrolidone).
• Aplikasi biomedis karena sifat hydrogel yang sensitive terhadap PH, temperature dan kini digunakan pada pengobatan kanker.

Hydrogel tidak larut dalam air tetapi dia hanya menyerap dan akan melepaskan air dan nutrisi secara proporsional pada saat dibutuhkan. Hydrogel mampu menyerap air sebanyak 500 kali berat hydrogel itu sendiri. Hydrogel ini dapat digunakan untuk campuran media tanam pada tanaman pot, lahan pertanian, perkebunan, hutan dll. Sehingga untuk daerah yang kekurangan persediaan air atau daerah yang harga airnya mahal atau kita ingin mengurangi volume dan frekuensi penyiraman tanaman, kita tidak perlu khawatir, karena hydrogel akan menyediakan air dan memenuhi kebutuhan air tanaman.
Hydrogel bisa biodegradable, bisa pula tidak. Karena sifat-sifat ini hydrogel sangat berguna untuk absorbant/water resevoir, immobilisator dan release bahan-bahan tertentu (misalnya, obat, pupuk, parfum and vitamin) serta punya prospek untuk tissue engineering.
Pada penggunaan hydrogel sebagai media tanam, memang lebih disukai oleh beberapa orang terutama bagi kalangan pecinta tanaman. Media ini mempunyai nilai seni dan artistic yang cukup besar, yaitu warnanya yang bermacam-macam seperti Merah, Pink, Ungu, Biru, Hijau, Kuning, Orange dan Putih yang berkilauan. Lebih jauh lagi karena manfaatnya cukup besar yaitu untuk memastikan keteresediaan air sepanjang tahun, engurangi ferekuensi penyiraman / irigasi hingga 50%, Mengurangi hilangnya air dan nutrient disebabkan oleh leaching dan evaporasi.
Pada proses pembuatan hydrogel, bahan penyusunnya dapat disediakan dari monomer, prepolimer. Proses pembentukannya adalah sebagai berikut:
A. Sintesis hydrogel dari monomernya
Pada sintesis hydrogel dari monomer dilakukan dengan kopolimerisasi monomer hydrofilik dan monomer polifungsional, melakukakanya seperti penyilangan, memastikan pembentukan struktur jaringan hidrofilik. Monomer yang sering digunakan adalah metakrilat dan metakrilamida. Salah satu contoh yang terdapat pada literatur adalah kopolimer dari (2-hydroxyethyl) methacrylate (HEMA) dan ethylene glycol bismethacrylate (EGDMA). Hasil hydrogel telah digunakan untuk memproduksi kontak lensa. Penyilangan kopolimer dari akrilamide dan methylene bisacrylamide kini digunakan untuk pemanfaatan gel untuk elektroforesis. Polimerisasi dari vinil monomersering dimulai melalui inisiator radikal (peroksida, azo-compound). Radikal-radikal dibangkitkan oleh panas, dengan penggunaan inisiator redox (ammonium persulfate + N,N’-tetramethyl ethylene diamine, TEMED) atau photoinisiator. Sebuah alternative cara untuk menginisiasi proses polimerisasi radikal dengan radiasi energy tinggi.
B. Sintesis hydrogel dari prepolimer
Hydrogel ini dibentuk oleh persilangan dari polimer hidrofilik molekul rendah atau olgomer. Salah satu contoh yang ada pada literature adalah reaksi dari have been prepared by crosslinkage of low molecular weight hydrophilic polymers or α,ω-hydroxyl poly(ethylene glycol) dengan diïsocyanate pada triol sebagai crosslinker. Reaksi ini memastikan pembentukan poliuretan hidrofilik. Salah satu alternative pendekatannya adalah dengan mengkonversi grup akhir hidroksil dari polietilen glikol menjadi metilakrilat yang dapat disilangkan dengan cara polimerisasi radikal.
C. Sintesis Hydrogel dari Polimer
Persilangan kimiawi dari hidrofilik polimer akan menghasilkan sebuah hydrogel. Ada beberapa contoh yang tersedia pada literature. Sebagai contoh Sephadex® adalah sebuah jaringan dari persilangan dextran dengan is epichlorohydrin. Contoh lain diantaranya adalah protein-protein yang dihubungkan dengan formaldehyde, gluteraldehyde atau
Polyaldehyde. Polimer ionik dapat disilangkan dengan penambahan di- atau tri- valensi ion yang berlawanan muatan. Misalnya adalah pembentukan gelatin dengan penambahan ion Ca+2.
Polimer-polimer lain seperti gelatin dan agarose dapat membentuk hydrogel pada kondisi pendinginan dari larutan encer. Pembentukan gel seharusnya melalui formasi helix dan kumpulan helix, membentuk zona persimpangan.
Hydrogel persilangan ini secara fisis memiliki temperature transisi sol-gel. Persilangan permanen dapat diperoleh dengan persilangan kimiawi selanjutnya. Hal ini dijelaskan dibawah sebagai kelanjutan proses sintesis hidrogel bahan dasar gelatin untuk aplikasi perawatan luka.
Hydrogel berbahan dasar gelatin
Vadenbulcke, dkk menjelaskan bahwa pembuatan penyilangan hydrogel gelatin dengan cara dioksidasi secara parsial dengan dextran.
Material-material yang dikembangkan dengan tujuan untuk penggunaan sebagai pembalut luka. Oleh karena itu, factor-faktor pertumbuhan dipertimbangan pada tahap persilangan. Hal ini dikarenakan mereka secara parsial terperangkap dalam matriks gel melalui ikatan kovalen. Oleh karena itu pengembangan proses lebih lanjut diperlukan. Gelatin dimodifikasi secara kimiawi dengan grup metilakrilamid yang selanjutnya dapat dipolimerisasi oleh inisiator radikal atau penyinaran energi tinggi seperti dijelaskan pada gambar dibawah. Grup metialkrilamid diperoleh dari reaksi dengan anhidrid metakrilat dengan ∈- amino grup dari residu lysine. Tingkat modifikasi yang dapat divariasikan dengan mengontrol kondisi reaksi, menentukan luas sifat mekanis dari hydrogel yang dihasilkan.
Hygrogel gelatin telah dites secara in vitro dan in vivo mengenai sifat biokompatibiltinya. Hasil yang diperoleh menunjukan tidak ada reaksi yang merugikan yang ditemukan. Selanjutnya, hydrogel dicoba untuk pengobatan luka, dengan menggunakan model dengan luka yang tebal. Gelatin gel membuktikan manfaatnya sebagai pendorong pembentukan kembali jaringan epithel dan mampu menyembuhkan luka.

Source : Bagaz