Sıcaklığa Duyarlı Jeller
Üzerinde çalışılan en önemli polimerler poli ( N-izopropilakrilamid), kısaca PNIPAM ve poli(vinilmetileter), kısaca PVME’ dir. Bu polimerlerin en önemli özellikleri diğer metaryallerin aksine sıcaklık artışı ile büzüşmesidir. Bu iki polimer sıcaklık belli bir değerin üstüne çıktığında faz ayrımı meydana gelerek polimer büzülür. Bu sınır sıcaklık değerine en düşük kritik çözelti sıcaklığı ( lower critical solution temperature, LCTS) adı verilir. Bu sıcaklığın altında polimer zincirleri genleşerek polimer suda çözünürken üstünde ise polimer çözünmez. Bu polimerlerin diğer bir önemli özellikleri ise sıcaklığa duyarlı olması yani PNIPAM ve PVME ‘in sıcaklık değişimlerine karşı gösterdikleri şişme ve büzüşme tepkileri geri dönüşlüdür.
PNIPAM jeli kritik sıcaklığının üzerinde ısıtıldığında orijinal hacminin % 30’ una kadar büzüşebilmektedir. PVME jeli ise sulu çözeltisinin çapraz bağlanmasıyla hazırlanır ve 37 °C de bir şişme ve büzüşme davranışı gösterir. Jel iplikçikleri 20°C de 400 m uzunlukta iken 40 °C de ise 200 m’ye kadar büzüşürler.Aşağıdaki şekilde sıcaklık artışına karşı ani hacim değişiklikleri görülmektedir.

Aynı büzüşme olayı Aseton su karışımına batırılmış poliakrilamid jelde 1 cm’ye yalnızca yarım voltluk elektriksel alan uygulanmasıyla elde edilebilir.Teorik olarak milimetreye uygulanan 5 voltluk elektrik akımı jel partiküllerini büzer ve 1 mikron çapındaki partiküller 1 milisaniyede orijinal hacimlerinin % 4’üne büzüşürler. Bu hızlı cevap, jetlerin robotlar veya diğer mekanik aygıtlarda veya insan protezlerinde kas olarak kullanılmasını sağlar.
PNIPAM-PAAM (Poliakrilamid jel) sisteminin diğer uygulamasıysa “Jel el”olarak adlandırılan ve sıcaklık değişimiyle çeşitli nesnelerin tutulması amacıyla kullanılacak bir tür cımbızdır. Laboratuar cımbızlarının yaklaşık milyonda biri boyutunda olan bu jel tutucular sulu çözeltilerden göremeyeceğiniz kadar nesneleri almada son derece uygundurlar. Kullanım sayesinde yapılacak olan jeli nesneye yaklaştırmak ve sıcaklığı arttırmaktır. Böylece PNIPAM tabakası büzüşerek tutucu uçlar birbirine yaklaşır ve o nesne yakalanır.

İki jel arasındaki ısıl genleşme katsayısı farkı yüksektir.
Ayrıca PNIPAM jele görünür ışığa hassas bir kromofor, örneğin klorofil yerleştirilerek hazırlanan jel ışığın ısıtma etkisine bağlı olarak büzüşürler. Yapılan araştuırmalar 1 mikron çapındaki jelin cevap süresinin 5 mili saniye olduğunu ve bu jelin foto-duyar yapay kaslar ve hafıza cihazlarında kullanılabileceğini belirtiyorlar.
Tıp alanındaki en önemli kullanım alanlarından biri de kontrollü ilaç salınımıdır. Burada önemli olan ilaçların gerekli organlara istenilen dozlarda ve belli sürede verilmesidir. Son yıllarda ilaçları sabit hızda salmak için polimerik yapıları kullanıyorlar. Akıllı jeller bu sistemlerin geliştirilmesinde önemli roller oynuyorlar. Jel, vücut içindeki şartlara duyarlı olduğundan salım hızını değiştirerek kandaki ilaç seviyesini uygun düzeyde tutabilecektir. Sıcaklığa –duyarlı yada diğer fiziksel koşullara duyarlı jellerin kullanımıyla ilaç molekülleri jel örgüsünde hapsedilebilir ve sıcaklıktaki değişime uygun olarak ortama salınabilir. Örneğin PNIPAM kullanıldığında 25 °C de jel yapı içerisine dağılırlar. Bu ilaç yüklü jel vucüt sıcaklığında ilaçla birlikte su jelden ayrılır ve jel büzüşür. Hidrofobik ilaçlarda ise tam tersi olarak LCTS’nin üzerinde jel yapısına hapsedilir ve LCTS’nin altındaki sıcaklıklarda da dış ortama salınırlar.
Poly(N-isopropylacrrylamide) hidrojeli (NIPA) en fazla çalışılan sıcaklık duyarlı jellerden biridir ve bu da 34°C civarında büzülmeye başlar