Los hidrogeles son materiales con redes de cadenas poliméricas extensas que al tener contacto con agua la absorben y se hinchan, provocando un incremento drástico en su tamaño y un cambio de estructura, convirtiéndolos en geles coloidales. Esto ocurre debido a la reacción de uno o más monómeros. Dependiendo del tipo de hidrogel es cuánta agua puede retener y el cambio de tamaño. A su vez, las diferentes composiciones y métodos de fabricación del hidrogel hacen que sea un material muy versátil y fácil de mejorar cualidades deseadas (como su tamaño) o deshacerse de otras (poros, en algunos casos). Esta versatilidad hace que puedan ser usados en diferentes campos, como: agricultura, biomédica, ingeniería de tejidos y transporte de fármacos.

Creación y Fabricación

Pueden ser creados en base a polímeros sintéticos o naturales. Los sintéticos son hidrofóbicos por naturaleza pero mucho más fuertes químicamente que los naturales. Por otro lado, los naturales son más biocompatibles, por lo cual la elección de usar uno u otro depende de las necesidades que se quieran cumplir.

El proceso de fabricación de un hidrogel es bastante simple. Cualquier proceso de creación de estructuras poliméricas reticuladas es suficiente para crear uno. Pero, ya que se requiere que el material absorba agua, se necesita agregar monómeros hidrofílicos. La polimerización por reticulación se usa normalmente para que estos monómeros reaccionen con reticulantes multifuncionales, y que así se tengan ambas estructuras. Las características ideales de cualquier hidrogel tienen que ver con su estabilidad interna, su interacción con el ambiente deseado y un costo no tan elevado.

Usos Actuales de los Hidrogeles

Como antes mencionado, los hidrogeles se encuentran en diferentes campos. Desde la biomédica e ingeniería de tejidos, hasta la agricultura y productos higiénicos. Los hidrogeles están haciendo cambios en el mundo. 

Usos médicos

Los hidrogeles en medicina son muy variados, pero se dividen en dos funciones principales: transportar y crear. Para ambas funciones se prioriza la biocompatibilidad ante la durabilidad, especialmente en la segunda. Al transportar medicamentos los hidrogeles son una opción viable debido a la alta cantidad de humedad y flexibilidad que poseen, por lo cual no afectan a tejidos sensibles al exponerlos a dureza o someterlos a deshidratación. Esta aplicación tiene menores costos en comparación a otras, pero requiere un estado de biodegradación sin la formación de especies toxicas mucho mayor. En cuanto a la creación de tejidos, es un tema más específico, ya que el hidrogel se debe de generar en base a las necesidades del cultivo. Estudios han mostrado que hidrogeles de poliacrilato (hidrogeles sintéticos) generan las condiciones perfectas para el crecimiento y mantenimiento de células de cartílago, pero en cultivos de células intestinales se prefieren hidrogeles a base de colágeno. Esta aplicación es bastante más costosa y necesita mucha más investigación. Sin embargo, en este campo los hidrogeles son andamios para la creación de tejidos en 3D. Una técnica favorecida al ser capaz de imitar las condiciones e interacciones celulares dentro del cuerpo de una manera mucho más precisa. 

Usos en la agricultura

Una de las propiedades más importantes de los hidrogeles es que el agua que retienen la liberan de manera paulatina y controlada, no de forma abrupta. Esto es especialmente importante en el tema de la agricultura. Estamos en una época en la que los suelos se erosionan y los fertilizantes son un problema, los hidrogeles muestran una posible solución. Al tener esta característica en la liberación de sus fluidos, se pueden utilizar tanto en el riego de cultivos de regiones escasas en agua como en aquellos que requieren de riego intensivo. A su vez, la suave liberación de pesticidas evita cambios drásticos en el suelo de las cosechas y, con un poco más de investigación y mejoras, podría llegar a resolver otros problemas que llegan a ocasionar (como la eutrofización y la biomagnificación). Estas aplicaciones requieren que el hidrogel tenga un nivel de biodegradación sin toxinas bastante alto y un pH neutral (para no afectar la composición del suelo o los procesos de la planta).

Hasta el día de hoy los expertos siguen trabajando en mejorar los hidrogeles y así lograr que sean mucho más eficientes y puedan tener aplicaciones en muchas más ramas. Algunas de las innovaciones más importantes son las nuevas técnicas de fabricación y los componentes que se pueden usar para crearlos. Con técnicas de rayos UV y los diferentes polímeros que se utilizan se pueden crear muchos tipos diferentes de hidrogeles, expandiendo así su utilidad y capacidades.

REFERENCIAS

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