1、 納米聚合物水凝膠 帕特里克schexnailder和古德施密特摘要技術需要新的和更軟材料以及推動新知識基本的了解，導致了重大進展在該領域的納米復合凝膠。各種復雜的凝膠結構具有獨特的化學，物理，生物性能已設計或發現的納米?？赡苄纬勺越M裝使有機聚合物和超分子形態無機納米粒子的基石的設計水基凝膠。在這次審查中，我們強調的最新（20042008）成就和趨勢在創造性的方法來產生結構，性能，和功能在大多數生物技術的應用。我們審查的影響，出版工作總結與大綱的未來發展方向和挑戰與設計和工程的新材料凝膠。關鍵詞水凝膠,納米復合材料,納米顆粒,聚合物,硅酸鹽,金屬納米粒子景區簡介最近的進展，化學，物理，生物域結

2、合在生物醫學和增長的需求醫藥行業帶來了新的發展納米復合水凝膠的許多不同的應用。新型聚合物化學和配方以及制造和加工技術支持改進儀器，可以測量和操縱物質在納米水平 1。理論工作好指南和補充，但是，有時，與實驗在跨學科的合作研究迫使科學家邊界。納米和生物技術提供發展機會的復雜和優化軟材料與協同性能?？赡苄钥刂苹瘜W和物理性能的設計三維凝膠結構提供了一個強大的戰略多功能工程納入到凝膠的納米尺度。本次審查的范圍是劃定的結構和性能的納米復合水凝膠的主要合成材料。大多數合成水凝膠納米復合材料的出版物集中系統聚（環氧乙烷），聚（丙烯酰胺），或聚（乙烯基酒精）作為聚合物。因此，水凝膠納米復合材料含有這些聚合物將得

3、到了廣大我們的注意在本次審查。此外，我們還將討論聚合物金屬，聚合物磁性，和天然聚合物納米復合水凝膠。專利文獻是不包括在這個搜索。由于納米復合聚合物水凝膠有時難以分類相比，納米復合材料凝膠，在這里我們使用一個更簡化定義根據魏斯和terech，“如果它看起來如“果凍”，它必須是一個凝膠！“ 2許多定義凝膠可用，和研究人員并不總是同意什么是一個水凝膠。因此，我們將回顧文獻的基礎上納米復合水凝膠和凝膠制成的各種聚合物和無機納米粒子的大小不同。我們沒有任何區別的凝膠和水凝膠。我們將使用條款一樣出現在出版物一般來說，納米復合聚合物水凝膠可定義為交聯聚合物網絡腫水的存在，納米粒子或納米結構。聚合物交聯形成網

4、絡通過化學或物理的相互作用（圖1）?；瘜W交聯由于共價鍵是永久的。物理相互作用是非共價性質，常因氫鍵，疏水性，和離子相互作用。交聯聚合物網絡能夠可逆體積變化的響應外界刺激，如組成由于（德）腫脹，溫度，和pH值。納米粒子的存在，可以用來要么交聯凝膠，吸附或附著于聚合物鏈，或添加新特性的水凝膠的僅僅是包埋在水凝膠網絡。納米粒子的添加獨特的物理特性的聚合物水凝膠等響應機械，光，熱，屏障，聲，磁，電刺激，等。這些獨特的屬性導致應用在電子，光學，傳感器，執行器和微，以及催化，分離設備，藥物輸送，和許多其他生物技術領域。組合配方合成和天然聚合物與納米粒子和生物分子圖1聚鏈吸收脫附的表面鋰皂石粒子。插圖：循環

5、火車是網站的物理之間的互動聚和鋰皂石形成聚殼（陰影區）周圍鋰皂石核心（光盤）。人的尾巴橋之間的多鋰皂石粒子，使鋰皂石的功能作為一個物理交聯劑 4，5 。高分子（聚丙烯酰胺和乙凝膠）是化學鍵在表面的鋰皂石在自由基聚合過程 28，29 。三列入金屬納米粒子（即，銀，金）分散在聚合物水凝膠可以提高電導和微生物性能 23，47 。除了被分散，納米顆粒也可以作為交聯（物理和化學）代理 4，5，28，29，74 。聚合物磁性納米復合材料，用粒子在聚合物基體（在分散和/或交聯聚合物鏈），可以用于遠程釋放藥物 27，57 。電子負帶電納米二氧化硅在一個固定的潘矩陣。外加電場電滲流動的原因二氧化硅微粒，和粘性阻

6、力在流體中的結果大眾運輸的中性溶質（藥物，蛋白質，小等。）比凝膠孔徑 42。女模板共聚物凝膠納米粒子居住在間的空間關系鄰近的膠束 18，19 協同可結合有利的化學，物理和生物特性，生產納米復合材料水凝膠，支持修復和再生的人類組織機構職能。我們將審查最近的納米復合水凝膠材料和例子組織工程和近期發展重點除了什么是所涵蓋的其他評論 3。最后，我們的結論一個簡要概述未來的觀點和挑戰，推動發展新的納米復合材料聚合物水凝膠。聚合物/硅酸鹽納米復合材料的凝膠將硅酸鹽納米粒子添加機械強度水凝膠材料。然而，帶電粒子，如硅酸鹽，可能由于在水中脫落容易對膠體相互作用的穩定產生的凝膠。納米粒子，既不帶電不穩定的鹽或聚

7、合物通常骨料。這種總量強烈影響納米復合材料的形態結構水凝膠及其力學性能。制備穩定的水凝膠，納米粒子需要很好的分散和由此產生的大規模結構需要控制。有鑒于此，硅酸鹽為主添加到聚（環氧乙烷）和聚（丙烯酰胺）矩陣函數作為交聯劑和改善網絡的力量。聚（環氧乙烷）硅酸鹽納米復合材料出版工作的凝膠制成的聚（環氧乙烷）（聚）和硅酸鹽納米粒子可以追溯到一個十年；因此，研究重點在本次審查的基礎上探索性研究和材料的發展做了過去的。自那時起，從納米復合水凝膠鋰皂石（=硅酸鹽薄片，30納米的直徑，1納米厚度）和聚已被用來作為模型系統這些研究聚合物納米粒子的相互作用和剪切定位在一個更根本的層面。硅酸鹽納米板（輝石）是合成和

8、板狀聚離子均勻地分散在水中，作為多功能交聯聚。交聯是可逆的由于聚合物容易吸附和解吸從納米粒子的表面。而聚合物性能詳細研究，具體之間的相互作用聚硅酸鹽不明確。然而，大多數科學家同意，氫鍵，離子 ，偶極子，和其他相互作用，如聚合物糾紛必須發揮作用時，交聯的硅酸鹽發生。更多的定量研究·和· 4，5 的建議人民吸附鋰皂石粒子，形成一個緊湊層主要是培養和環上的納米顆粒和大環周圍的邊緣粒子（圖1）。水凝膠的結構和粘彈性性能調諧通過改變參數，如組成，酸堿度，溫度，離子強度。例如，通過改變該鋰皂石和乙烯成分，會產生解決方案，流動的凝膠，凝膠或水凝膠握手，永可膨脹的水除了69。本剪切誘導凝膠

9、凝膠是可逆的，掌握強烈依賴于環氧乙烷濃度，時間，溫度，和分子量 6，7，10 。按照這一發表的研究，剪切變形大聚鋰皂石總量和揭露新的表面積為形成新的聚合物，它迅速形成一個網絡，跨越整個解決方案和形式凝膠。當震動停止，熱波動足以脫附的聚合物納米粒子，和水凝膠放松回流體經過一些時間。應用剪不高到足以克服隨機效應所造成的聚合物和納米粒子松弛的。動力學的凝膠形成的輝石聚分散不同的聚合物的分子量（兆瓦）是研究了用流變 8。該機制的凝膠形成被認為是時間依賴性。其他工作由同一組折返行為從軟固體，液體回軟固體聚分子體重增加 11。公布的文件數據和瓦格納 12提出的粘彈性松弛鋰皂石行為的聚（環氧乙烷）凝膠超過濃

10、度范圍。時間溫度和時間濃度疊加應用到產生流變主曲線。除了對鋰皂石聚合物濃溶液的弛豫時間增加但降低彈性模量，這是由于聚合物吸附架橋。在高聚合物濃度和鋰皂石，loizou等鋁。 9報道強凝膠與口香糖一樣的一致性。本聚合物涂層硅薄片被發現動態地栓在一起松散的束形式分形結構與“毛孔”到千分尺政權。一個骨骼結構的納米微米尺度將帳戶缺乏流動在凝膠含有質量分數95%水。交聯物理（非共價）由于氫結合，偶極子，離子，和其他的相互作用，將聚合物鏈的納米粒子。交聯水凝膠是可逆的，因為在變形，該聚合物鏈可能附加和分離從納米粒子。水凝膠通常剪薄，財產使他們中的一些注射用注射器。后停止剪切，結構和剛度分析膠體聚合物科學（

11、2009）287:1113水凝膠完全恢復在幾秒鐘內，這表明自愈性能 13。剪切誘導微米結構觀察loizou等人。符合以往的研究類似的系統觀察短暫微米尺度的非均質性 14的發展過程中的剪切和消失后，停止剪切。而在這種情況下剪切可引起的發展新的結構，它也有可能是已經存在的結構可能消失。例如，研究了Bry un這樣等人。 15。顯示存在的微米大小的聚輝石聚合水凝膠分手和消失的上方臨界剪切速率?？偨Y，審查工作的集體表明之間的相互作用聚硅（鋰皂石）納米粒子的強烈影響的剪有助于復雜的行為，這些水凝膠。軟，橡膠的一致性和靈活性改變機械特性使這些水凝膠的潛力候選人的許多技術的應用，其中生物醫學技術。然而，很少

12、應用報道盡管極大的興趣，基礎研究。在這些應用程序之一，高橋等人。 16表明一個改性聚輝石系統開發為一個藥物輸送系統在生理條件。一個更廣泛的各種應用提到膠體分散（有吸引力的凝膠制成的納米顆粒）膨潤土（天然層狀硅酸鹽）和乙烯聚合物。溶膠凝膠相圖的水清楚地表明凝膠作為一個功能的成分，雖然尚不清楚這些凝膠的三維穩定結構所需的水凝膠。屈服應力的凝膠和溶膠凝膠過渡有用的性質，如石油技術應用鉆井，減摩劑，添加劑的混凝土，砂漿剪切增稠和乳液，涂料，化妝品，和藥品 17。更精確的空間和取向定位納米粒子在一個水凝膠矩陣可以通過使用嵌段共聚物代替均聚物水凝膠。嵌段共聚物凝膠施加液體結晶秩序的納米粒子，不selfas

13、semble在他們自己的 18。例如，納米復合材料水凝膠基于聚（聚苯醚）聚氧化乙烯嵌段共聚物和球形納米硅酸（7納米）已被調查的形成模板納米陣列 19。各向同性液體結晶相過渡丙烯型聚多酚氧化酶聚乙二醇水凝膠可用于分散和二氧化硅納米顆粒在納米尺度（圖1樓） 18。剪是用來調整對納米復合水凝膠宏觀晶體領域。圓柱形膠束模板所報告的波佐和 19 就可以用于形成線性陣列納米可能允許未來制造線性波導。類似的方位在聚多酚氧化酶聚嵌段共聚物交聯與鋰皂石表明，多酚氧化酶部分優先吸附到鋰皂石表面，離開聚部分懸掛從納米粒子 20。總的來說，嵌段共聚物納米復合水凝膠可設計有先進的新特性，通過自組裝同行，均沒有。聚（丙烯

14、酰胺）和聚（乙烯醇）硅酸鹽納米復合材料本研究硅酸鹽聚水的相似之處，聚（丙烯酰胺）（潘）-凝膠聚（nisopropyl等丙烯酰胺）（鏈）在許多方面。本之間的相似性和差異硅酸鹽交聯認證和PAM躺在高分子化學控制結構與性能。水凝膠的基礎上系統可能顯示靈敏度對外部刺激，如酸堿度，光，溶劑，溫度，壓力，機械，電力，和磁域2127。化學交聯pam-based聚合物（例如，凝膠或聚丙烯酰胺）硅酸鹽納米粒子（鋰皂石，蒙脫土，導致納米復合水凝膠等）一系列的特性，吸引了許多研究人員（附圖）。具體來說，熱敏線圈到球過渡的低臨界溶解溫度潘聚合物的興趣。合成水凝膠常需要聚合開始從硅酸鹽，其次是形成表面刷狀硅酸鹽。而刷聚

15、合物變長，他們互連幾種硅酸鹽納米粒子形成交聯聚合物網絡 28，29 。haraguchi李 30，31 的結構相比，有機交聯（或）凝膠與鋰皂石交聯凝膠納米（數控）凝膠。這個小組發現一些交聯單位空間是700倍以上的或凝膠相比在數控水凝膠。或凝膠具有廣泛分布的高分子鏈的長度之間的許多交聯點建設高局部應力下的變形容易骨折。然而，也有類似的聚合物凝膠數控鏈的長度和分布更均勻鋰皂石的交聯劑避免定位過程中的應力變形表現出非凡的力學性能。聚丙烯酰胺聚合物鏈更靈活比異丙基丙烯酰胺聚合物，從而導致不同的彈性恢復，滯后，抗拉強度和伸長率，28 。空間均勻性可以通過測量光學透明性或散射技術。聶等人。 32，33 的

16、研究網絡結構，一定程度的空間不均勻性，和鏈動力學。這是確定的熱波動納米粒子主要是抑制網絡形成和鏈動力學是更多或更少4種膠體聚合物科學（2009）287:111獨立的交聯劑?？偟膩碚f，這些研究表明，有效功能的鋰皂石交聯劑大約是50，這一高功能以及大型相關長度產生的大尺度結構導致優秀的機械性能30,34。畝，鄭 35 制備凝膠凝膠被交聯疏水多面體低聚倍半硅氧烷（波斯）。這些水凝膠表現出明顯的改進的溫度膨脹/de-swelling動力學。此外，硅氧烷交聯劑增加機械強度的水凝膠，從而允許為增加一些腫脹/de-swelling周期沒有明顯的降解水凝膠。膨脹/de-swelling硅氧烷水凝膠的凝膠快得多

17、（分鐘與小時）比鋰皂石水凝膠的凝膠，但這種改善特別是在較高的交聯劑濃度 31，35 。最近比較的溶脹行為水凝膠的交聯不同硅酸鹽（凹凸棒石，高嶺土，云母，蛭石和蒙脫石，）。本作者報告說，用于交聯型硅酸鹽聚丙烯酰胺影響的膨脹性能和熱穩定性水凝膠以及聚合反應機制。因此，交聯劑的選擇應基于應用的水凝膠。比如說呢蒙脫土交聯劑應選擇應用其中一個快速膨脹率是必要的，但云母交聯劑的水凝膠時應選擇需要膨脹/de-swell多次 36。另一個最近的文件，由ziesmer和 37 中，提到的制備pniapm沸石和聚（乙烯基）沸石納米復合材料水凝膠。這些作者報告的合成核心殼結構使用微孔沸石材料的核心溫度（pniapm

18、沸石）和值聚（乙烯基）沸石反應，具有很強的潛在的控制釋放和分離應用。除了系統，其他聚合物如聚（乙烯基醇）（聚乙烯醇）被用于制造納米復合材料水凝膠。添加蒙脫土納米聚乙烯醇可提高機械強度的水凝膠，該水凝膠可用在高剪切應用 38。添加表面活性劑對聚乙烯醇通常適用于改變聚合物的相互作用與硅酸鹽，小大量的表面活性劑增加了網絡的力量水凝膠的加強之間的相互作用和硅酸鹽。然而，進一步增加表面活性劑濃度破壞聚乙烯醇硅酸鹽結合，從而擾亂水凝膠網絡為粘性解 39。帕拉尼奧斯等鋁。 40報告的數額蒙脫石載在聚乙烯醇硅酸鹽凝膠（5%）增加聚乙烯醇晶粒尺寸，減少孔隙大小的水凝膠，和減少流動性聚乙烯醇鏈。然而，除了另一種聚

19、合物（磺化聚酯）具有相反的影響聚乙烯醇，使研究人員更好地控制結晶在聚乙烯醇水凝膠蒙脫石41 。前景的應用是多方面的，最近的是在傳感器，執行器，和一般醫學部門。例如，haraguchi等人。 24使用對外部刺激發展硅酸鹽交聯聚丙烯酰胺凝膠和智能藥物送貨車。在體外和體內的生物相容性，抗凝血，以及熱這些材料作為生物材料應用的建議接觸鏡片或植入物。此外，機械韌性是有用的發展彈性材料如縫線和人工肌腱。另一個例子是，馬托斯等人。 42使用pambased摻雜球形納米硅酸凝膠（715納米）提高性能的生物傳感器electro-osmotically提高傳質溶質通過凝膠。雖然電泳不開車中性分子，因此不能用于傳質

20、增強，內部泵浦方法開發的馬托斯等人。 42產生的電滲流動電荷的硅酸鹽納米粒子表面，在返回使中性分子溶質傳質/盡管水凝膠（圖1）。定量理論的解釋對實驗數據的馬托斯等人。是由山 43。山使用的數學模型的電滲增強示蹤通量結合電動模型確定的電滲泵速度與流量的增加 43?？紤]后有幾個方法比較理論和實驗，他得出結論認為，宏觀性質有聯系的微觀結構的特點，它需要包括未來的理論方法。金屬納米粒子的水凝膠聚合物復合材料可以通過結合metalbased納米金、銀等聚合物水凝膠。很少有對力學性能的影響由此產生的納米復合水凝膠的納入金屬納米粒子只要相互作用之間的聚合物和納米粒子的軟弱。在這種情況下，相變，熱，和粘彈性聚

21、合物凝膠不變，和性能納米粒子等提高電導率，響應光刺激，改善抗菌性能，添加到凝膠等。聚合物納米粒子的相互作用，更強誘導，例如，附件的黃金反應硫醇組異丙基丙烯酰胺水凝膠，可能改變熱和溶脹行為 44。這樣，金納米粒子形成共價鍵鏈（圖集成電路）。本膠體聚合物科學（2009）287:1115由此產生的納米復合凝膠，然后電氣性能那是可以改變的數量級溫度。這一變化的電導率是由于變化的平均粒間的距離是依賴于線圈球過渡的表征凝膠 23。另一個應用程序的金納米粒子的水凝膠介紹了空間耦合的粒子依賴于刺激誘導腫脹/de-swelling的聚（2 -乙烯基吡啶）聚合物。此pH依賴過程變化的局部表面等離子體共振，使材料分

22、析的測量值的變化紫外可見光譜水凝膠。作者報告顯著改善的敏感性和加工條件相比其他技術 45。銀納米粒子（38納米）添加電子抗菌性能的各種聚合物水凝膠 46，47 。通常，羧酸組可以被用來作為一臨時錨固劑將銀離子聚合物水凝膠，與銀形成減少納米粒子與硼氫化鈉 48。該方法制備取決于一些功能組別目前的穩定銀離子，但納米粒子分散在凝膠基質。有人準備固定化銀納米粒子在聚丙烯酰胺水凝膠具有改進的電性能 49，但固定化銀粒子不可能證明是抗菌。不過。默菲等人。 50能夠穩定的銀離子無離子官能團的存在在一個semiinterpenetrating網絡組成的pam-poly（乙烯基吡咯烷）和準備分散銀納米粒子高收益

23、。另一組能夠編寫銀納米銀離子是穩定的羧酸和胺組內的脂肪酸胺水凝膠。有趣的是，銀納米粒子的主要嵌入在長纖維的自組裝水凝膠矩陣，提供了一個方法以金屬納米區域內的水凝膠系統 51。當甲基丙烯酸羥乙酯（乙酯）聚（乙烯乙二醇）甲醚甲基丙烯酸甲酯（pegma）甲基丙烯酸酸（AA）用作聚合物，由此產生的水凝膠pH值切換電子性質。是的phresponsiveness相關的去質子化羧酸團體由于水凝膠溶脹 48。電子特性這些凝膠可以導致智能材料在生物傳感器中的應用和藥物傳遞的應用以及藥物載體生物大分子如酶。魯等人。 52報告多元的水凝膠聚合物制成顆粒裝飾（nanotrees）和交聯聚合物刷子在聚（乙烯醇）矩陣。額

24、外的銀納米（35納米）上所產生的表面的刷粒子或在聚乙烯醇矩陣。由此產生的水凝膠具有催化活性，是保留了一些個月。除了金和銀，其他納米粒子等鐵，鈷，鎳，銅等金屬合金，鹽，和metal-derived量子點（2100納米）可以混合或合成的水凝膠矩陣 53，54 。本應用這些水被發現在催化，傳感器，執行器和微器件，以及分離技術。然而，只有無毒材料會發現使用的藥品和醫療領域。磁性納米粒子的水凝膠聚合物性能的磁性納米復合水凝膠（褐鐵礦）已受到相當重視，和良好的審查側重于這一主題是 55。而褐鐵礦可以使用其他溶劑比水（例如，油），在這里，我們重點審查的含水凝膠只有。本耦合magnetoresponsive和

25、熱敏特性允許發展的納米復合水凝膠你可以打電話給聰明。類似于其他的合成納米復合水凝膠，納米粒子（10500納米）可以是分散或化學附加到聚合物網絡，但磁性納米粒子的一般原位合成的聚合物基質預防集聚 56。分析的磁弛豫行為分散磁性納米粒子可以區分物理包埋和移動納米粒子。用來形成的聚合物水凝膠矩陣往往是pam-based等 27或凝膠生物聚合物，明膠和淀粉凝膠 56。凝膠含有磁性納米粒子顯示大小依賴的性質有很大的不同磁流變液含有微米大小的粒子。納米粒子是由鐵，鈷，鎳，鐵氧化物。納米粒子的旋轉或路線針對高頻磁場，使磁納米粒子加熱周圍的水凝膠矩陣他們被困。這種遠程可用于取暖無創性聚焦熱療誘導，控制藥物釋放

26、，并觸發熱敏變化中的水凝膠體積或形狀（圖1） 27，57 。磁性水凝膠從而提供如何選擇目標，檢測，和潛在的治療癌癥組織通過磁磁共振成像和感應加熱 58除了上面提到的生物醫學應用，磁性水凝膠的潛在吸引力的發展其他技術包括納米發動機，傳感器，機器人柔性驅動器 59，以及各種分離裝置 55，59 。最后，值得一提的是，宏觀凝膠矩陣advantageousmaterials納米粒子的合成因為他們防止聚集和擴散的納米粒子在合成。因此，納米復合水凝膠6種膠體聚合物科學（2009）287:111往往被認為只是生長無機模板納米粒子，作者往往更感興趣納米比在納米復合水凝膠 60。納米復合水凝膠的天然聚合物除了審

27、查合成凝膠，我們包括“人造凝膠”從天然聚合物和納米粒子。雖然生物水凝膠似乎已經近乎無限結構復雜性（細胞外基質，細胞），凝膠天然聚合物沒有三級結構往往有類似的化學和物理性質，其中大部分可與水凝膠的合成 61。天然聚合物（淀粉，殼聚糖，海藻酸鈉，等等）是越來越多的報告，在聚合物納米復合材料水凝膠。這主要是由于有利的性能的天然聚合物（例如，生物相容性，生物降解性，低成本）。一個共同的技術應用制備天然聚合物納米復合材料是化學改性的聚合物改善聚合物納米粒子的相互作用，形成一個機械穩定的水凝膠。然而，化學改性生物聚合物（接枝官能團或合成聚合物在聚合物）可以改變生物相容性對天然高分子由于不完全清除有毒化學品

28、的合成改性，這是一個常見的原因為使用未經修改的天然聚合物。1方法誘導凝膠的天然聚合物，由shchipunov等人。 62，包括礦化的聚合物（殼聚糖，瓜爾膠，羧甲基纖維素，環糊精，等）與二氧化硅。在這項工作中，水溶性四（2 -羥基乙基）硅酸（神）被解散隨著聚合物。神水解原位生產納米二氧化硅的交聯聚合物。報告指出，這一程序使凝膠一個不同群體的其他non-gelable多糖含有陽離子，陰離子，線性，或分支區域。一個最近的報告介紹了凝膠的羥丙基瓜爾膠西奧斯和釋放動力學模型毒品裝在水凝膠矩陣 63。刺激反應的納米復合水凝膠含有天然聚合物，如合成聚合物同行，主要研究了其反應的變化值和溫度。馬等。 64發現

29、，羧甲基殼聚糖凝膠互穿網絡交聯與鋰皂石進行類似的相變在33°為硅酸鹽凝膠凝膠。然而，該羧甲基殼聚糖凝膠可以吸收更多的水比的納米復合材料組成的鏈硅酸鹽當PH值小于2.5或大于4。作者認為這增加腫脹的親水性羧甲基殼聚糖。此外，該殼聚糖復合材料有較大的體積變化PH值由于兩性官能團（氨基和ch2cooh）目前在殼聚糖衍生物。相同小組發現了相似的趨勢與羧甲基纖維素半互穿網絡交聯凝膠與鋰皂石。在這種情況下，唯一的纖維素包含一個離子化官能團和表現高峰膨脹率當羧酸團體質子（PH值4.6）由于靜電斥力。低于此值，氫鍵形式和減少的膨脹的能力，而高于這個值，鈉離子屏幕的靜電排斥力 65。凝膠聚合物納米水凝

30、膠大量的文獻和最近的一些評論6668覆蓋合成，表征，應用聚合物微凝膠含有無機磁納米粒子。微往往是由球形納米或微米大小的微粒制成的水凝膠無機納米粒子填充。術語凝膠和納米往往被發現使用同一類型的材料，但這些術語的定義是不總是清楚相比，宏觀凝膠含納米顆粒。根據瀝青和艾德勒 66，微被稱為多孔交聯聚合物粒子性質的變化的響應環境條件。審查的螺距和艾德勒 66，以及由季米特洛夫等人。 67，很好的復習和強調發展的磁性和nanoparticlebased凝膠在過去的20年?；パa的回顧第達斯等。 68 描述微為“老材料與新的應用。”這種新的應用包括使用微作為微反應器模板合成無機納米粒子。性能光學活性材料包括鏡

31、頭和光子晶體進行了討論和新的凝膠中的應用藥物輸送蓋 68 。盡管有大量文獻總結了這些評論，領域包括微/納米和納米快越來越多的和不能給予必要的關注在這審查。大量的研究發表在2008單獨值得回顧和總結自己。在這里，我們迅速地比較宏觀和微凝膠納米復合水凝膠。而不是側重于納米復合材料，納亞克和里昂 69很好描述差異凝膠和凝膠。他們的國家該水凝膠的macrogels必須大于毫米大小。凝膠膠體穩定的水凝膠一個大小不同，從納米到微米。雖然微可以被描述為納米和微膠體聚合物科學（2009）287:1117顆粒制成的凝膠，凝膠不一定表明宏觀特性的水凝膠。微可能沒有一個“宏觀”屈服應力，可以很容易地測量與傳統的流變

32、。微不可通過“管反演試驗”（凝膠支持自己的重量當反轉管含有凝膠） 2因為從宏觀上看，微可能是分散和低粘度的解決方案。然而，相對于宏觀或凝膠，凝膠可以更快地響應變化在自己的環境，因為他們的大的界面面積允許更高的匯率。例如，gorelikov等人。 21能夠編寫凝膠微含有金納米棒（6納米的直徑，12-36納米的長度），迅速進行了一個體積變化時暴露于近紅外輻射，使這一材料的潛在的藥物分娩過程中的應用。當微交聯形成宏觀凝膠，可以產生新的特性。趙等人。 25表明，大會和交聯異丙基丙烯酰胺凝膠顆粒允許的形成新的和高度敏感水凝膠支架這是比較優越的本體聚合物凝膠同行。各種粒子（例如，二氧化硅磁粒子）結構可以鎖

33、定在這些交聯凝膠的工程stimuliresponsive功能材料。除了其加載能力，納米和微凝膠為基礎的水凝膠保持其熱以及他們的快速反應動力學。快速反應的凝膠體積變化不受影響的散裝凝膠，但總體積凝膠時間是增加列入凝膠顆粒 25，70，71 。其他納米聚合物水凝膠的生物醫學應用程序如上所述，有許多例子，納米復合材料水被用來作為生物材料在藥物緩釋，組織工程，和一般的生物醫學應用。為一個設計合理的生物相容性和納米復合材料水凝膠，水凝膠的結構與性能因為必須考慮納米形態該水凝膠表面和界面將影響細胞粘附，遷移，增殖，和基因的表達大量調查凍干納米復合材料水凝膠和使用造成的矩陣在腳手架應用，特別是骨組織工程 7

34、2，73 由于這些調查使用腳手架衍生凝膠，而不是純納米復合水凝膠，報告對干支架將不包括在本次審查。相反，我們解決發展的主要可注射水凝膠支架材料與納米結構。leeuwenburgh等人的研究。 74參與功能化聚合物水凝膠的細分散納米磷酸鈣骨修復。均勻的水凝膠的制備了合成鈣磷酸鹽納米直接在聚（乙烯乙二醇）富馬酸凝膠。由此產生的納米復合材料水凝膠被發現有物理交聯納米晶體和羧酸endgroups的聚合物，反過來，減少腫脹行為。 應用納米復合水凝膠的組織工程通常取決于功能的組合屬性，設計成的納米復合材料水凝膠，使這些材料更靈活的 75。為例如，侯等人。 26制備溫敏水凝膠從鏈與聚硅氧烷納米粒子（約100

35、500納米）調節細胞粘附。過渡這種納米復合水凝膠的溫度保持不變（在33°丙）增加時，納米粒子濃度，但機械強度和細胞粘附增加。類似的硅氧烷含有純凝膠，納米復合材料水凝膠允許細胞附著在37°，但細胞脫離表面溫度較低時，如20°C這種效應來源于過渡的聚合物從倒塌球延長線圈形成，其中使溫度依賴疏水相互作用。本水凝膠是容易，可以作為照片植入傳感器膜或作為防污涂料生物材料用于體內。最重要的是，該水凝膠允許細胞表工程不需要蛋白水解酶和螯合劑去除單細胞凝膠表面。一個類似的細胞脫離的現象還報告所致鋰皂石水凝膠 24。 創造性的方法，將生物分子磁性納米（510納米）凝膠化療裝載和腫瘤

36、相關的生物分子結合。為例如，桑德蘭等。 58報道的水凝膠，所謂的magnagels的（商標），保持良好的磁易感性和“可接受”的生物相容性測試時在體內。然而，這些凝膠轉變為凝膠而不是非水凝膠。 最后，納米復合聚合物水凝膠的膨潤土表明有希望的潛在的藥物輸送應用程序。李、陳 76描述的可行性提供多種模型藥物從丙烯酸聚（乙二醇）甲基醚丙烯酸水凝膠含有硅酸鹽納米粒子（膨潤土）。這個小組發現，洗脫動力學強烈依賴于相互作用之間的表面電荷的納米粒子和離子電荷的藥物。離子之間的吸引力硅酸鹽和藥物導致慢釋放率，而斥力之間的相互作用的增加率藥物洗脫。高橋等人。 16進一步描述能力的聚乙二醇鋰皂石納米系統提供8種膠體

37、聚合物科學（2009）287:111一種不帶電荷的疏水性藥物芘。雖然不是重點對納米復合水凝膠，證券等。 77描述同時多模型藥物洗脫能力獨立可控釋放動力學的藥物加載“梅子布丁”微嵌入在一個體積凝膠。此外，作者指出，擴散的新型藥物是由于大部分并不是由于水凝膠凝膠內的材料 78。其他人表現出的有用的聚乙烯醇蒙脫石水凝膠傷口敷料應用。這種機械強度水凝膠能夠吸收液體滲出液從傷口網站除了防止外源性細菌滲透 38。 結論和展望未來納米復合聚合物水凝膠的新一代材料有用的各種應用。從刺激作出反應的傳感器和執行器的微，醫藥，和生物醫學設備，潛在的影響納米復合水凝膠的影響生活對一般公眾持續增長。大量的最近的報告解釋

38、了一些物理和化學背后的這些獨特性能的水凝膠作為對外界刺激的反應等肌肉往往是由自然系統。可取的性能如注射和精密藥物輸送無法控制的某些宏觀凝膠是實現納米微型和納米。 今后的方向，當然包括合理設計生物醫學納米復合水凝膠，不僅需要控制的化學和物理性質，但也考慮生物變量。而水可用于模擬生物組織，顯著挑戰出現當談到設計機械強凝膠與長期的生物相容性和控制生物降解性。審查的文獻表明，發展合成路線和制造技術的基礎了解納米復合水凝膠將繼續，但一個更大的重點放在設計復雜的多組分和復合材料，可定制支持系統的表征納米復合凝膠其中，反過來，驅動器研究進展及影響合理設計的材料。 工具書類1。洛文格歐塞爾（2005）納米，生

39、物，多，間，：聚合物研究時代的前綴。與高聚物，部分45（3）：1951992。魏斯，terech磷（2006）分子凝膠：材料與自組裝纖維網絡。施普林格出版社，柏林，9783。peppas鈉，劍柄錦州，查得霍塞尼，朗格研究（2006）水凝膠在生物學和醫學：從分子原則對納米生物技術。及18（11）：134513604。尼爾遜，科斯格雷夫（2004）動態光散射研究聚（環氧乙烷）吸附在llaponite：層構及其對顆粒穩定性。朗格繆爾20（24）：10382103885。尼爾遜，科斯格雷夫（2004）一個小角中子散射研究吸附的聚（環氧乙烷）對鋰皂石。朗格繆爾20（6）：229823046。波佐，行者我

40、（2004）可逆的剪切凝膠聚合物粘土分散的。膠體沖浪，一physicochem工程240（13）：1871987?？晌?，好啊，（2005）凝膠的合成鋰皂石人握手混合物：影響聚合物分子量。輔單體聚合，8（5）：4534628。巴格達，sardinha小時，巴蒂亞（2005）和凝膠的流變動力學鋰皂石分散含有聚（環氧乙烷）。·高分子，高分子物理，43（2）：2332409。loizou，管家，porcar，海鷗，達們，dundigalla一次，施密特克（2005）中的大尺度結構的納米復合材料水凝膠。大分子38（6）：2047204910。李健，姜軍，李，蓮米，施瓦茨，rafailovich

41、米，sokojov雜志（2006）對溫度的影響剪切誘導各向異性結構的聚合物粘土凝膠。高聚物快速通訊27（20）：1787179111。巴格達，延森，easwar，巴蒂亞簡（2008）證據重入行為鋰皂石聚系統。流變學報47（2）：12112712。天唯，瓦格納（2006）線性粘彈性主曲線整潔laponite-filled聚（環氧乙烷）水溶液。流變學報45（6）：81382413。loizou，管家，porcar我，施密特克（2006）動態反應納米復合水凝膠。大分子39（4）：1614161914。lin-gibson，基姆，施密特，漢族，霍克朗（2004）剪切誘導結構的聚合物粘土納米復合材料的解

42、決方案。膠體和界面科學雜志274（2）：51552515。德布勒因小，皮尼翁，tsabet，馬格寧（2008）微米級起源的剪切誘導結構的輝石聚（乙烯氧化物）分散體。流變學報47（1）：637316。高橋，山田，片岡，長崎（2005）制備一種新型的聚乙二醇粘土混合的頻率，材料：分散穩定性和緩釋概況?？刂萍夹g版本107（3）：40841617。lagaly克，ziesmer的（2006）溶膠凝膠過渡鈉蒙脫石分散陽離子聚（乙烯基封端氧化物）（表面改性膨潤土，四）。膠體高分子科學284（9）：94795618。波佐直流，行者流明（2007）剪切取向納米陣列模板的熱可逆嵌段共聚物膠束水晶。大分子40（1

43、6）：5801581119。波佐直流，行者流明（2008）納米粒子的宏觀調整陣列軟晶體立方狀聚合物膠束。歐洲物理雜志，軟物質的26（1/2）：18318920。尼爾遜，科斯格雷夫（2005）小角中子散射研究吸附丙烯三嵌段共聚物合成鋰皂石。朗格繆爾21（20）：9176918221。gorelikov我，我kumacheva領域，電子（2004）混合凝膠在近紅外光譜范圍的光響應。我公司碳126（49）：159381593922。納亞克，里昂（2004）光誘導相變聚（N -異丙基丙烯酰胺）微凝膠。材料化學16（13）：2623262723。趙×，丁辛，鄧，鄭，彭，長×（2005

44、）thermoswitchable電子性質的金納米粒子/水凝膠復合材料。高聚物快速傳播的26（22）：17841787 24。haraguchi鉀，takehisa，ebato米（2006）控制單元培養和細胞表脫離表面的聚合物/粘土納米復合水凝膠。生物大分子7（11）：3267327525。秋，基姆，fernandez-nieves，家達（2008）高度響應性水凝膠支架形成三維組織微凝膠顆粒。納米快報8（1）：16817226。侯陽，馬休斯，史密瑟曼，·迪恩，哈恩女士，侯，漢，格倫林馬（2008）溫敏納米復合材料水凝膠的細胞釋放行為。生物材料29（22）：3175318427。sat

45、arkar納秒，柄型（2008）水凝膠納米復合材料作為遠程控制生物材料。biomaterialia學報4（1）：111628。朱銘，劉源，孫波，張，劉×，朱正和，張玉，kuckling，艾德勒的（2006）一種新型的高彈性納米復合材料水凝膠與低滯后和超高伸長率。高聚物快速傳播的27（13）：1023102829。李賀君，松田haraguchi鉀，鉀，takehisa，埃利奧特（2005）機制形成有機/無機網絡結構在原位自由基聚合在pnipa-clay納米復合材料水凝膠。大分子38（8）：3482349030。haraguchi鉀，李紅江（2006）的力學性能與結構聚合物粘土納米復合凝

46、膠高粘土含量。大分子39（5）：1898190531。haraguchi鉀，李紅江（2005）控制線圈到球過渡和超高力學性能的納米復合材料的pnipa水凝膠。應用化學44（40）：6500650432。聶，杜，奧普曼瓦特（2006）動態波動和空間不均勻性的聚（N -異丙基丙烯酰胺）/粘土納米復合材料水凝膠的動態光散射研究。論文物理化學，部分110（23）：111671117533。聶，杜，奧普曼瓦特（2005）腫脹，彈性，和空間不均勻性的聚（N -異丙基丙烯酰胺）/粘土納米復合材料水凝膠。大分子38（13）：5729573634。好啊，oppermannw（2007）聚丙烯酰胺粘土納米復合材料

47、水凝膠：流變和光散射特性。大分子40（9）：3378338735。畝，鄭氏（2007）聚（N -異丙基丙烯酰胺）nanocrosslinked由多面體低聚倍半硅氧烷：溫度響應行為凝膠。膠體和界面科學雜志307（2）：37738536。張吉林，王（2007）高吸水性復合材料的研究。九：合成，表征和溶脹行為/聚丙烯酰胺粘土復合材料的基礎上的各種粘土。功能高分子反應67（8）：73774537。ziesmer，股票（2008）合成的雙核心殼顆粒多孔沸石的核心和響應聚合物殼。膠體高分子科學286（6）：83183638。kokabi米，sirousazar米，哈桑明（2007）聚乙烯醇粘土納米復合材料水凝膠傷口敷料。歐元聚合，43（3）：77378139。劉軍，霍夫曼（2004）水凝膠在水相中聚乙烯醇（聚乙烯醇），表面活性劑和粘土礦物。膠體的高分子科學283（1）：243240。帕拉尼奧斯厘米，蘇亞雷斯血糖，奧利維拉，pessan拉（2007）聚（乙烯醇）/粘土