Conductive interpenetrated hydrogels for biomedical applications

Abstract

Los hidrogeles, reconocidos por su biocompatibilidad y versátiles propiedades, se presentan como materiales prometedores en diversas aplicaciones biomédicas. Este estudio se centra en la síntesis y caracterización de redes interpenetradas de hidrogeles de Alg-g-PAA, explorando su comportamiento al combinarse con polímeros conductores como poli (3,4-etilendioxitiofeno) (PEDOT), polianilina (PANI) y polipirrol (PPy). La investigación se adentra en comprender cómo la incorporación de estos polímeros conductores influye en las propiedades estructurales y funcionales de la matriz de hidrogel. El proceso de síntesis implica el entrecruzamiento de alginato (Alg) y ácido poliacrílico (PAA) para formar los hidrogeles de Alg-g-PAA. Estos hidrogeles, conocidos por su capacidad de absorber y retener agua, sirven como la matriz base. Posteriormente, se combinan con polímeros conductores para crear materiales compuestos que fusionan las propiedades deseables de los hidrogeles con la conductividad proporcionada por los polímeros añadidos. Se emplean técnicas de caracterización, incluyendo análisis espectroscópicos (como FTIR), microscopía electrónica (SEM) para investigar las propiedades estructurales y morfológicas de los hidrogeles interpenetrados resultantes. El estudio busca analizar cómo la adición de polímeros conductores modula la porosidad, el comportamiento de hinchamiento y la conductividad de la red de hidrogel. Comprender estas alteraciones es crucial para adaptar las propiedades de los hidrogeles, especialmente como andamios para ingeniería de tejidos o sistemas de liberación de fármacos, donde la biocompatibilidad y la conductividad eléctrica desempeñan roles fundamentales. Al dilucidar el impacto de la incorporación de polímeros conductores en los hidrogeles de Alg-g-PAA, esta investigación busca crear hidrogeles interpenetrados conductores con propiedades mejoradas y adecuadas para diversas aplicaciones biomédicas. A través de una caracterización integral, este estudio se esfuerza por abrir camino en el diseño de sistemas de hidrogel funcionales que exhiban un comportamiento mejorado, ampliando así su potencial e impacto en el campo biomédico.

Els hidrogels, reconeguts per la seva biocompatibilitat i propietats adaptables, es presenten com a materials prometedors en diverses aplicacions biomèdiques. Aquest estudi es centra en la síntesi i caracterització de xarxes interpenetrades d'hidrogels d'Alg-g-PAA, explorant el seu comportament en combinar-se amb polímers conductors com ara el poli (3,4-etilèndiòxitiofè) (PEDOT), polianilina (PANI) i polipirrol (PPy). La recerca s'endinsa en comprendre com la incorporació d'aquests polímers conductors influeix en les propietats estructurals i funcionals de la matriu d'hidrogel. El procés de síntesi implica la entrecruzament d'algí (Alg) i àcid poliacrílic (PAA) per formar els hidrogels d'Alg-g-PAA. Aquests hidrogels, coneguts per la seva capacitat d'absorbir i retenir aigua, serveixen com a matriu base. Posteriorment, es combinen amb polímers conductors per crear materials compostos que fusionen les propietats desitjables dels hidrogels amb la conductivitat proporcionada pels polímers afegits. S'empren tècniques de caracterització, incloent-hi anàlisi espectroscòpica (com ara FTIR), microscòpia electrònica (SEM) per investigar les propietats estructurals, morfològiques i mecàniques dels hidrogels interpenetrats resultants. L'estudi busca analitzar com l'addició de polímers conductors modula la porositat, el comportament d'inchament, la resistència mecànica i la conductivitat de la xarxa d'hidrogel. Comprendre aquestes alteracions és crucial per adaptar les propietats dels hidrogels, especialment en andamis per a enginyeria de teixits o sistemes de lliberació de fàrmacs, on la biocompatibilitat i la conductivitat elèctrica juguen un paper fonamental. En dilucidar l'impacte de la incorporació de polímers conductors en els hidrogels d'Alg-g-PAA, aquesta recerca busca crear hidrogels interpenetrats conductors amb propietats millorades adients per a diverses aplicacions biomèdiques. Mitjançant una caracterització integral, aquest estudi esforça per obrir camí en el disseny de sistemes d'hidrogel adaptats que exhibeixin una funcionalitat millorada, ampliant així el seu potencial i impacte en el camp biomèdic.

Hydrogels, renowned for their biocompatibility and tuneable properties, serve as promising materials in various biomedical applications. This study focuses on the synthesis and characterization of interpenetrating networks of Alg-g-PAA hydrogels, exploring their behaviour when combined with conductive polymers like poly (3,4 – ethylene dioxythiophene) (PEDOT), polyaniline (PANI) and polypyrrole (PPy). The investigation delves into understanding how the incorporation of these conductive polymers influences the structural and functional properties of the hydrogel matrix. The synthesis process involves crosslinking alginate (Alg) and polyacrylic acid (PAA) to form the Alg-gPAA hydrogels. These hydrogels, known for their capacity to absorb and retain water, serve as the base matrix. Subsequently, they are combined with conductive polymers to create composite materials that merge the desirable properties of hydrogels with the conductivity provided by the added polymers. Characterization techniques, including spectroscopic analysis (e.g., FTIR), electron microscopy (SEM), are employed to investigate the structural, morphological, and mechanical properties of the resulting interpenetrated hydrogels. The study aims to scrutinize how the addition of conductive polymers modulates the porosity, swelling behavior, mechanical strength, and conductivity of the hydrogel network. Understanding these alterations is pivotal for tailoring hydrogel properties, especially as tissue engineering scaffolds or drug delivery systems, where both biocompatibility and electrical conductivity play critical roles. By elucidating the impact of incorporating conductive polymers into Alg-g-PAA hydrogels, this research aims to create conductive interpenetrated hydrogels with enhanced properties suitable for diverse biomedical applications. Through comprehensive characterization, this study endeavours to pave the way for designing tailored hydrogel systems that exhibit improved functionality, broadening their potential and impact in the biomedical field.