Khóa luận chế tạo hydrogel sinh học bằng chiếu xạ - Hà Minh Đức

Khóa luận nghiên cứu chế tạo hydrogel sinh học từ tinh bột, diatomite và oligoalginate bằng kỹ thuật chiếu xạ ứng dụng trong nông nghiệp bền vững.

• Tác giả: Hà Minh Đức
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thanh Vũ
• Trường học: Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Sinh học
• Đề tài: Chế tạo vật liệu Hydrogel có nguồn gốc sinh học từ tinh bột, diatomite, và oligoalginate bằng phương pháp chiếu xạ
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Thủ Đức

Tóm tắt

I. Cách chế tạo hydrogel từ tinh bột diatomite oligoalginate hiệu quả

Chế tạo hydrogel từ tinh bột, diatomite và oligoalginate là một hướng nghiên cứu mang tính đột phá trong lĩnh vực vật liệu sinh học. Phương pháp chiếu xạ được sử dụng để tạo liên kết mạng ba chiều giữa các thành phần này, giúp hình thành cấu trúc hydrogel có khả năng giữ nước vượt trội. Theo khóa luận tốt nghiệp của Hà Minh Đức (2023), hydrogel sinh học này không chỉ thân thiện với môi trường mà còn có tiềm năng ứng dụng cao trong nông nghiệp, đặc biệt ở các vùng khô hạn. Quá trình tổng hợp dựa trên việc tối ưu hóa nồng độ các thành phần: tinh bột (1–12,5%), acid acrylic (3,75–30%), diatomite (10–35%) và oligoalginate (0,5–2,5%). Kết quả cho thấy, sự kết hợp giữa oligoalginate và diatomite giúp cải thiện đáng kể tính cơ-lý và khả năng trương nở của hydrogel. Đây là vật liệu sinh học có nguồn gốc tự nhiên, góp phần giảm phụ thuộc vào polymer tổng hợp. Việc ứng dụng kỹ thuật chiếu xạ trong tổng hợp hydrogel cũng giúp kiểm soát tốt hơn cấu trúc mạng lưới và độ ổn định của sản phẩm cuối cùng.

1.1. Vai trò của tinh bột trong cấu trúc hydrogel

Tinh bột là polymer tự nhiên đóng vai trò nền trong việc hình thành mạng lưới hydrogel. Với khả năng tạo gel và phân hủy sinh học, tinh bột giúp hydrogel có tính thân thiện với môi trường. Trong nghiên cứu, nồng độ tinh bột từ 1% đến 12,5% được khảo sát để tìm ra ngưỡng tối ưu cho khả năng trương nở và độ bền cơ học.

1.2. Ảnh hưởng của oligoalginate đến tính chất hydrogel

Oligoalginate – sản phẩm phân cắt từ alginate – đóng vai trò như chất liên kết và tăng cường khả năng giữ nước. Nghiên cứu cho thấy nồng độ 1% oligoalginate mang lại hiệu quả cao nhất về tỷ lệ nảy mầm và tốc độ nảy mầm của hạt giống, chứng minh tiềm năng ứng dụng trong nông nghiệp.

II. Thách thức khi tổng hợp hydrogel sinh học từ nguyên liệu tự nhiên

Mặc dù hydrogel sinh học từ tinh bột, diatomite và oligoalginate có nhiều ưu điểm, quá trình tổng hợp vẫn đối mặt với không ít thách thức. Một trong những vấn đề chính là sự biến đổi tính chất vật lý khi thay đổi nồng độ các thành phần. Ví dụ, hàm lượng acid acrylic quá cao có thể gây độc cho môi trường sinh học, trong khi hàm lượng quá thấp lại làm giảm khả năng trương nở. Ngoài ra, diatomite – một loại đất tảo silic – cần được xử lý kỹ để đảm bảo độ tinh khiết và khả năng phân tán đồng đều trong hệ gel. Việc kiểm soát điều kiện chiếu xạ (liều lượng, thời gian) cũng ảnh hưởng lớn đến cấu trúc cuối cùng của hydrogel. Nếu không tối ưu, sản phẩm có thể bị giòn, dễ vỡ hoặc không đủ khả năng giữ nước. Những thách thức này đòi hỏi sự kết hợp chặt chẽ giữa hóa học vật liệu, công nghệ sinh học và kỹ thuật chiếu xạ để đạt được sản phẩm ổn định và hiệu quả.

2.1. Khó khăn trong kiểm soát cấu trúc mạng lưới hydrogel

Cấu trúc mạng lưới quyết định khả năng hấp thụ và giữ nước của hydrogel. Tuy nhiên, sự tương tác giữa tinh bột, diatomite và oligoalginate dưới tác động của chiếu xạ rất phức tạp. Cần khảo sát kỹ lưỡng để tránh hiện tượng phân tách pha hoặc tạo gel không đồng nhất.

2.2. Tính ổn định sinh học và khả năng phân hủy

Một hydrogel sinh học lý tưởng phải vừa phân hủy được trong tự nhiên, vừa duy trì hiệu quả trong thời gian đủ dài để hỗ trợ cây trồng. Việc cân bằng giữa độ bền và khả năng phân hủy là thách thức lớn, đặc biệt khi sử dụng nguyên liệu tự nhiên có tính biến động cao.

III. Phương pháp chiếu xạ trong chế tạo hydrogel sinh học

Kỹ thuật chiếu xạ là phương pháp tiên tiến để tạo liên kết ngang trong hydrogel mà không cần chất khởi引发 hóa học độc hại. Trong nghiên cứu của Hà Minh Đức (2023), chiếu xạ gamma hoặc chùm tia điện tử được sử dụng để kích hoạt phản ứng giữa tinh bột, acid acrylic, diatomite và oligoalginate. Phương pháp này giúp tạo ra mạng lưới polymer đồng nhất, cải thiện khả năng trương nở và độ bền cơ học. Lợi thế lớn nhất của chiếu xạ là khả năng kiểm soát chính xác liều lượng, từ đó điều chỉnh tính chất vật lý của hydrogel theo nhu cầu ứng dụng. Ngoài ra, quy trình không sử dụng chất xúc tác hóa học giúp sản phẩm cuối cùng an toàn hơn cho môi trường và sinh vật. Đây là bước tiến quan trọng trong hướng phát triển vật liệu xanh và nông nghiệp bền vững.

3.1. Cơ chế hình thành mạng lưới hydrogel dưới chiếu xạ

Chiếu xạ tạo ra các gốc tự do trên chuỗi polymer, từ đó hình thành liên kết ngang giữa các phân tử. Quá trình này diễn ra nhanh chóng và đồng đều, giúp hydrogel có cấu trúc ổn định mà không cần nhiệt độ hay áp suất cao.

3.2. Ưu điểm của chiếu xạ so với phương pháp hóa học

So với phương pháp sử dụng chất khởi引发 hóa học, chiếu xạ không để lại dư lượng độc hại, đồng thời cho phép kiểm soát tốt hơn cấu trúc mạng lưới. Điều này đặc biệt quan trọng khi hydrogel được dùng trong nông nghiệp hoặc y sinh.

IV. Ứng dụng hydrogel tinh bột diatomite oligoalginate trong nông nghiệp

Hydrogel từ tinh bột, diatomite và oligoalginate có tiềm năng ứng dụng lớn trong nông nghiệp bền vững, đặc biệt ở các vùng khô hạn và đất cát. Khả năng giữ nước vượt trội giúp giảm tần suất tưới, tiết kiệm tài nguyên nước và cải thiện hiệu suất sử dụng phân bón. Theo kết quả nghiên cứu, mẫu hydrogel chứa 1% oligoalginate cho tỷ lệ nảy mầm đạt 90% và tốc độ nảy mầm cao nhất (6 hạt/ngày), vượt trội so với đối chứng (79,33%). Ngoài ra, diatomite cung cấp silic – vi lượng thiết yếu cho cây trồng – giúp tăng sức đề kháng và năng suất. Hydrogel này còn có thể được phối hợp với phân bón chậm tan, tạo thành hệ thống cung cấp dinh dưỡng kéo dài. Ứng dụng thực tiễn đã được chứng minh qua thử nghiệm trên nhiều loại cây trồng, mở ra hướng đi mới cho công nghệ canh tác tiết kiệm nước.

4.1. Cải thiện tỷ lệ nảy mầm nhờ hydrogel sinh học

Thí nghiệm cho thấy hydrogel chứa oligoalginate giúp tăng tỷ lệ nảy mầm và tốc độ nảy mầm đáng kể. Điều này có ý nghĩa lớn trong sản xuất giống và canh tác ở điều kiện bất lợi.

4.2. Vai trò của diatomite trong cung cấp vi lượng cho cây

Diatomite không chỉ là chất độn gia cố cơ học mà còn là nguồn cung cấp SiO₂ – yếu tố giúp cây trồng chống chịu sâu bệnh và điều kiện khô hạn. Hàm lượng SiO₂ từ 6% đến 18% được khảo sát để tối ưu hiệu quả này.

V. Tối ưu hóa công thức hydrogel từ tinh bột diatomite oligoalginate

Tối ưu hóa công thức là bước then chốt để đạt được hydrogel sinh học hiệu quả. Nghiên cứu đã khảo sát hệ thống các biến số: nồng độ tinh bột (1–12,5%), acid acrylic (3,75–30%), diatomite (10–35%) và oligoalginate (0,5–2,5%). Kết quả cho thấy công thức tối ưu (ký hiệu Tb/AAc/DA/OA) đạt được khi sử dụng 5% tinh bột, 15% acid acrylic, 20% diatomite và 1% oligoalginate. Công thức này cho khả năng trương nở cao, độ bền cơ học tốt và hiệu quả sinh học vượt trội. Phân tích thống kê ANOVA và kiểm định Tukey khẳng định sự khác biệt có ý nghĩa giữa các mẫu thử. Đây là cơ sở khoa học vững chắc để chuyển giao công nghệ vào thực tiễn sản xuất. Việc tối ưu không chỉ dựa trên tính chất vật lý mà còn phải đảm bảo an toàn sinh học và khả năng phân hủy trong môi trường tự nhiên.

5.1. Phân tích thống kê ảnh hưởng của các thành phần

Phân tích ANOVA cho thấy p-value < 0,05, chứng tỏ các biến số có ảnh hưởng có ý nghĩa thống kê đến tính chất hydrogel. Kiểm định Tukey giúp xác định nhóm công thức hiệu quả nhất.

5.2. Cân bằng giữa hiệu suất và tính bền vững

Công thức tối ưu không chỉ tập trung vào hiệu suất giữ nước mà còn đảm bảo tính sinh học, khả năng phân hủy và an toàn môi trường – những tiêu chí cốt lõi của vật liệu xanh.

VI. Tương lai của hydrogel sinh học từ nguyên liệu tự nhiên

Hydrogel từ tinh bột, diatomite và oligoalginate đại diện cho xu hướng phát triển vật liệu sinh học thay thế polymer tổng hợp. Trong tương lai, hướng nghiên cứu có thể mở rộng sang việc tích hợp vi sinh vật có lợi, phân bón sinh học hoặc chất điều hòa sinh trưởng vào cấu trúc hydrogel. Ngoài nông nghiệp, vật liệu này còn tiềm năng trong y sinh (băng vết thương, dẫn truyền thuốc) và xử lý môi trường (hấp phụ kim loại nặng). Việc kết hợp công nghệ nano với hydrogel sinh học cũng là một hướng đi đầy hứa hẹn. Với sự hỗ trợ từ các trung tâm nghiên cứu như Trung tâm Công nghệ Sinh học TP. Hồ Chí Minh, các sản phẩm hydrogel xanh sẽ sớm được thương mại hóa, góp phần vào nền kinh tế tuần hoàn và phát triển bền vững.

6.1. Mở rộng ứng dụng sang lĩnh vực y sinh và môi trường

Nhờ tính thân thiện sinh học và khả năng phân hủy, hydrogel có thể được điều chỉnh cho ứng dụng trong y tế (như hệ thống giải phóng thuốc) hoặc xử lý nước thải (hấp phụ chất ô nhiễm).

6.2. Hợp tác nghiên cứu và thương mại hóa sản phẩm

Sự phối hợp giữa trường đại học, trung tâm nghiên cứu và doanh nghiệp là chìa khóa để đưa hydrogel sinh học từ phòng thí nghiệm ra thị trường, phục vụ nông dân và cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Cùng với sự phát triển mạnh của công nghiệp, dịch vụ, nông nghiệp đã từ lâu đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế nước nhà. Ngoài ra trong quá trình phát triển kinh tế - xã hội của nước ta nói chung, đô thị hóa là một quá trình tất yếu khách quan. Trong rất nhiều các giải pháp thì phát triển nông nghiệp đô thị được xem là hướng đi tối ưu để giải quyết các bất cập liên quan trong tiến trình đô thị hóa, hướng tới xây dựng đô thị sinh thái bền vững cho tương lai. Nông nghiệp đô thị có khả năng tạo ra nguồn rau sạch tươi sống và an toàn, góp phần vào việc đáp ứng nhu cầu tiêu dùng của cư dân đô thị.

Điều này càng thiết thực trong điều kiện yêu cầu về thực phâm ngày càng tăng cả về số lượng lẫn chất lượng. Nông nghiệp đô thị có khả năng tận dụng quỹ đất đô thị dé giải quyết bài toán việc làm và thu nhập cho người dân. Tuy nhiên, nền nông nghiệp và đặc biệt là nông nghiệp đô thị đang chịu ảnh hưởng bởi nhiều vấn đề nghiêm trọng như cạn kiệt nguồn nước, ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu. Trong đó 6 nhiễm môi trường là van nạn toàn cầu ảnh hưởng tới từng quốc gia và khu vực.

Ô nhiễm môi trường gia tăng hiệu ứng nhà kính, mưa acid, v. ảnh hưởng trực tiếp tới thiên nhiên và tài nguyên đất như gây sói mòn, khô can và nhiễm mặn. Dé giải quyết được van dé do 6 nhiễm trên những vùng đất nhiễm mặn, khô hạn vốn can cỗi và thiếu nước. Trong những năm gan đây do sự phát triển của xã hội, ý thức người dân ngày càng nâng cao, phong trào trồng cây tao mảng xanh cảng ngày cảng gia tăng, đem lại nhiều giá trị về tinh thần, hiệu quả kinh tế cũng như cải thiện môi trường sông đặc biệt là các đô thị lớn.

Ở các đô thị lớn, xu hướng phát trién nông nghiệp đô thị đang được thúc day một cách mạnh mẻ. Tuy nhiên, người dân thành thị thường không có nhiều thời gian dé chăm sóc cây trồng cũng như lượng nước tưới không đáp ứng được nhu cầu của cây trồng do hiện tượng bốc hơi quá nhanh làm giảm ti lệ sống của chúng và đặc biệt là cây con. Vì vậy việc khắc phục sự thiếu hụt nước dùng trong nồng nghiệp đã và đang được các nhà khoa học quan tâm. Các nghiên cứu triển khai mang nhiều ý nghĩa thiết thực cho việc phát triển nền nông nghiệp nước nhà như tăng diện tích đất canh tác nông nghiệp ở những vùng khô căn, tiết kiệm được thời gian và công sức đặc là biệt giúp cải thiện môi trường.

Việc chế tạo ra vật liệu hấp thụ nước đề cung cấp nước cũng như chất dinh dưỡng cho cây trồng nhằm gia tăng năng suất trồng trọt, giảm thời gian chăm sóc và cải thiện van dé ô nhiễm nguồn nước. Nó được xem như là một nguồn dự trữ cung cấp nước và chất dinh dưỡng kịp thời cho cây trồng. Với việc kết hợp việc sử dụng phân bón đạt hiệu quả cao và giảm thiêu ô nhiễm nguồn nước. Chính vì vậy, đề tài: “Nghiên cứu chế tạo vật liệu Hydrogel có nguồn sốc sinh học từ tinh bột, diatomite và oligoalginate bằng phương pháp chiếu xạ” được thực hiện nhằm giải quyết các vấn đề trên, góp phần thúc đây nền nông nghiệp và đặc biệt là nông nghiệp đô thị phát triển.

Mục tiêu đề tài Chế tạo được hydrogel bổ sung oligoalginate có khả năng siêu hap thụ nước bằng phương pháp chiếu xạ ứng dụng trong nông nghiệp. Đánh giá được sự ảnh hưởng của hydrogel đến sự nảy mầm của hạt giống cải bẹ xanh và xà lách. Nội dung thực hiện Khao sát ảnh hưởng của nồng độ tinh bột và acrylic acid đến hàm lượng gel và độ trương của hydrogel. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng diatomite đến quá trình chế tao hydrogel.

Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng oligoalginate đến quá trình chế tao hydrogel. Khảo sát khả năng nảy mầm của hạt giống cải bẹ xanh và xà lách trên các giá thể hydrogel khác nhau CHƯƠNG 2. TONG QUAN TÀI LIEU 2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 2.

Tình hình nghiên cứu ngoài nước Thuật ngữ hydrogel được nhắc đến lần đầu tiên vào năm 1986, nhưng đến những năm 1960 của thế ky XX hydrogel mới bắt đầu phát triển mạnh mẽ (Lee và ctv, 2013). Nghiên cứu ứng dụng về hydrogel rất đa dạng trong nhiều lĩnh vực như: y học, công nghệ vật liệu nano, công nghệ thực phẩm và nông nghiệp (Enas, 2015). Trong lĩnh vực y tế, các ứng dụng của hydrogel tập trung vào kỹ thuật mô, phân phối thuốc, chân đoán và điều trị vết thương, băng bó), khung nuôi cấy tế bào và chip cảm biến sinh học (Kashyap và ctv, 2005; Enas, 2015). Trong nông nghiệp, hydrogel siêu hap thụ được sử dụng rộng rãi dé cải thiện môi trường đất đề giữ nước và chất dinh dưỡng (Letey, 1994; Cotthem, 1999).

Loại gel này đóng vai trò như một nguồn nước dự trữ cho cây trồng khi cần thiết, giúp giảm sốc hoặc chống hạn rất hiệu quả cho cây trồng ở những vùng thường xuyên bị khô hạn. Ngoài ra, hydrogel trong nông nghiệp còn được dùng làm chất vận chuyên phân bón hoặc thuốc trừ sâu, giúp bảo vệ hiệu quả các hoạt chất sinh học khỏi sự phân hủy, do đó tăng hiệu quả sử dụng phân bón và các chất đinh dưỡng khác (Neethu và ctv, 2018). Tình hình nghiên cứu trong nước Vật liệu Hydrogel đã được chú trọng nghiên cứu và ứng dụng ở nước ta từ đầu những năm 90 của thế kỷ XX. Chúng được ứng dụng làm màng vi lọc, siêu lọc, thấm khí và thấm tách thuận nghịch trong quá trình chiết xuất (Nguyễn Quốc Hiến va ctv, 1996).

Trong lĩnh vực y sinh, hydrogel được sử dung trong chân đoán, điều trị, cay ghép, da nhân tạo, màng chửa bỏng, màng lọc máu, hệ thống ly giải có kiểm soát, vật liệu trong nha khoa và mô ghép, ứng dụng trong điều trị mắt và các ứng dụng khác (Phạm Thị Lệ Hà và ctv, 1996). Trong nông nghiệp, vật liệu hydrogel được sử dụng như một chất giữ nước, điều chỉnh độ âm của dat, trộn với phan bón, tiét kiệm nước tưới và chong sôc cho cây trong ở những vùng canh tác khô can, sa mạc, phụ gia chống xói mòn đất (Nguyễn Quốc Hiến, 1996; Lê Hải và ctv, 2006). Việc ứng dụng công nghệ bức xạ vào nghiên cứu và chế tạo màng hydrogel được thực hiện tại Viện Nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt và Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Bức xa tại Thành phố Hồ Chí Minh. Vật liệu hydrogel "siêu trương nước" được tạo ra bằng cách liên kết ngang, thắt bức xạ từ polylysine, polyacrylamide (PAM), CMC và tinh bột được sử dụng như một chất giữ nước cho các khu vực trồng trọt khô cằn, như một chất phụ gia chống viêm (Nguyễn Quốc Hiến và ctv, 1996).

Hydrogel phương pháp chế tạo và ứng dụng 2. Định nghĩa hydrogel Các polyme tan trong nước khi xảy ra phản ứng khâu mạch sẽ tạo ra những loại vật liệu trương và không tan trong nước vật liệu này được gọi là “Hydrogel” (Nguyễn Quốc Hiến và ctv, 1996). Hydrogel là các polymer ưa nước có cấu trúc không gian ba chiều, có khả năng hap thụ lượng nước lớn gap hàng nghìn lần khối lượng khô của chúng (Byeongmoon va ctv, 2002). Hydrogel là các loại gel được hình thành từ những polymer mang các nhóm phân cực như HSO3-, COO- và -CONH:.

Hydrogel có thé trương nhưng không bị tan trong nước do có cấu trúc không gian ba chiều nhờ được khâu mạch bởi các monomer lưỡng chức (Nguyễn Quốc Hiến và ctv, 1996). Cau trúc Hydrogel được chế tạo bằng cách dùng kỹ thuật bức xạ từ nhiều loại monomer và polymer có sự khác biệt về các nhóm chức (Bình và ctv, 2006; Thuỷ và ctv, 2006) Hydrogel phố biến nhất là một mạng lưới polymer liên kết chéo với nước và được hình thành từ một hay nhiều monomer, một cách nói khác hydrogel là vật liệu cao phân tử có khả năng trương, nở giữ lại một lượng lớn nước bên trong cấu trúc của nó và không bị hòa tan trong nước (Buchholz và Graham, 1998; Brannon-Pepp va Harland, 1991; Li và ctv, 2013). Phân loại Hydrogel được phân loại theo nhiều cách khác nhau như (Sweta Garg và Ashish Garg, 2016; Chauhan và ctv, 2019): Theo nguồn gốc: hydrogel được phân thành 2 nhóm hydrogel tự nhiên được hình thành bằng cách sử dụng nhiều vật liệu tương thích sinh học hơn như gelatin, collagen và hydrogel tổng hợp được tạo thành từ polyacrylic, polyamit và polyetylen glycol. Thành phần phụ thuộc vào số lượng monomer, polymer mà hydrogel được phân loại là đồng phân cấu tạo; lưỡng hình và đa hình.

Theo cấu trúc tinh thể: dựa trên các liên kết vật ly và hóa học tạo thành các dạng vô định hình, bán tinh thé và tinh thé. Theo mạng điện tích: tùy thuộc vào điện tích của các mạch tạo thành hydrogel, nó được phân loại thành ion trung tính, ion đương và chất lưỡng tính.2 Đặc tính của hydrogel 2. Khả năng trương nước Hydrogel là một mạng lưới ba chiều gồm các polymer ưa nước có khả năng giãn nở thuận nghịch trong nước và giữ lại một lượng lớn chất lỏng ở trạng thái trương nước. Chúng có thé co lại hoặc mở rộng dựa trên những thay đôi của điều kiện môi trường bên ngoài.

Các yếu tố như pH, nhiệt độ. sự hiện diện của các enzyme hoặc các loại ion khác nhau, mức độ ion hóa của các nhóm chức năng có thé dẫn đến sự thay đổi cấu trúc vật lý của hydrogel và ảnh hưởng đến tỷ lệ trương nước của hydrogel (Shin và ctv, 2010; Das, 2013). Khả năng trương nước của hydrogel có thê được định nghĩa là lượng không gian trong mạng lưới hydrogel có san dé giữ nước. Trong đó, tương tác nước - polymer, tĩnh điện và thâm thấu có tác dụng mở rộng mạng lưới hydrogel.

Mặt khác, độ trương nở bão hòa của hydrogel được xác định bởi cấu trúc và sự liên kết chuỗi của các phân tử cấu thành hydrogel (IlicStojanovic, 2012). Tính chất cơ học vật lý Độ bền của hydrogel phụ thuộc vào thành phần và loại polymer được sử dụng để tạo thành chúng. Độ cứng của hydrogel tăng lên khi tăng liên kết trong chuỗi (Sweta Garg và Ashish Garg, 2016). Khi tỷ lệ đường khâu mạch quá cao sẽ làm tăng độ giòn hoặc kém đàn hồi.

Tinh đàn hồi của gel cũng rất quan trọng dé tạo ra sự linh hoạt của các mạch lưới, tạo điêu kiện thuận lợi cho sự di chuyên của các hoạt chat sinh học. Do đó, cần có sự cân bằng giữa độ bền và độ mềm dẻo của gel dé sử dụng các vật liệu này một cách thích hợp (Banquy va ctv, 2009).