ƢƠN 3 : TÍNH CHẤ ẶC TÍNH CỦA ALGINATE
3.3 Sự hình thành hydrogel và các đặc tính của nó
3.3.1 Phƣơng pháp tạo hydrogel
Một tính chất tiêu biểu của alginate là khả năng tạo gel, trong điều kiện nhiệt độ cao ở trạng thái sôi và khi làm nguội thì sẽ trở thành dạng gel. Alginate hydrogel có thể được điều chế bằng nhiều phương pháp liên kết ngang khác nhau, và sự tương đồng về cấu trúc của chúng với chất nền ngoại bào của các mô sống cho phép ứng dụng rộng rãi. Phương pháp phổ biến nhất để điều chế hydrogel từ dung dịch nước alginat là kết hợp dung dịch với các chất liên kết chéo ion, chẳng hạn như cation hóa trị hai (tức là, Ca2+) như hình vẽ:
35
Hình 3.1 Sự kết hợp của ion Ca2+ với lginate
Hình 3.2 Vị trí của ion Ca2+ trong alginate
Các cation hóa trị hai này chỉ liên kết với các khối G của chuỗi alginate, vì cấu trúc của các khối G cho mức độ phối trí cao. Các khối G của một polymer sau đó tạo thành các điểm nối với các khối G khác của các polymer liền kề tạo thành cấu trúc gel. Ngoài khối G, các khối MG cũng tham gia, tạo thành các mối nối yếu. Do đó, alginate có hàm lượng G càng cao tạo ra gel càng mạnh. Ái lực của các alginate đối với ion hóa trị 2 giảm dần theo thứ tự sau: Pb> Cu> Cd> Ba> Sr> Ca> Co, Ni, Zn> Mn.
3.3.2 Kỹ thuật tạo hydrogel
Gel thành lập có thể kiểm sốt được thơng qua sự giải phóng ion Ca2+ hay dung dịch alginate. Alginate hay hỗn hợp chứa nó được tạo gel bằng cách nhúng hoặc phun dung dịch chứa ion Ca2+.
36 Canxi clorua CaCl2 là một trong những tác nhân được sử dụng thường xuyên nhất để liên kết ion alginate. Tuy nhiên, nó thường dẫn đến q trình tạo gel nhanh chóng và được kiểm sốt kém do khả năng hòa tan cao trong dung dịch nước. Một cách tiếp cận để làm chậm và kiểm sốt q trình gel hóa là sử dụng dung dịch đệm có chứa photphat (ví dụ, natri hexametaphotphat), vì các nhóm photphat trong dung dịch đệm cạnh tranh với các nhóm cacboxylat của alginat trong phản ứng với các ion canxi và làm chậm q trình gel hóa. Canxi sunfat (CaSO4) và canxi cacbonat (CaCO3), do khả năng hòa tan thấp hơn, cũng có thể làm chậm tốc độ hồ hóa và kéo dài thời gian làm việc cho gel alginat. Tốc độ hồ hóa là một yếu tố quan trọng trong việc kiểm soát độ đồng nhất và độ bền của gel khi sử dụng các cation hóa trị hai, và q trình hồ hóa chậm hơn tạo ra các cấu trúc đồng nhất hơn và tính tồn vẹn cơ học cao hơn.
37