《AFM·综述》生物医教、情况和产业使用的纳米水凝胶的设想和造制

择要

纳米颗粒网络水凝胶 (NNHs) 在此中纳米颗粒被用作构建凝胶网络的要害构建块，因为它们有潜力使用两种水凝胶的有利特性（比方亲水性、可调孔径、力学等），是以引起了人们极大的兴趣。和种种差别的纳米粒子（比方，高外貌积、化学活性、独立可调的孔隙率、力学）来制造新的功效质料。

近来，麦克马斯特大学Todd Hoare传授团队全面回忆了 NNHs 设计和利用的最新希望，重点是界说了 NNHs 可以实现的典范凝胶形态/布局、用于制造 NNHs 的典范交联要领、NNHs 的根本特性和功效上风，以及 NNH 在电子（柔性电子、传感器）、情况（吸附剂、分散）、农业、自干净质料和生物医学（药物运送、构造工程）应用中的陈诉应用。格外夸大了在每个应用中应用 NNH 布局来进步水凝胶性能的方法，目标是开辟一套可用于公道设计 NNH 以供将来利用的原则。相干论文以题为A Review of Design and Fabrication Methods for Nanoparticle Network Hydrogels for Biomedical, Environmental, and Industrial Applications的综述颁发在《Advanced Functional Materials》上。

图解

在纳米粒子作为本体凝胶网络的一种或唯一构建块积极参加交联的情形下，大概性被解锁，在这种情形下，NC 水凝胶被称为纳米粒子网络水凝胶 (NNH) （图1）。

图1 传统 NC 水凝胶和 NNHs 的比力。在 NCs 中，纳米粒子（灰色球体）被物理封装在聚合物水凝胶网络中（黑线）；在 NNHs 中，NPs 直接参加网络的交联。

NNHs 的性子

NNH 的架构/形态

图2 NNH 的布局和形态。

电极

图3 具有由氧化还原活性 NP 交联剂操纵的超等电容特性的 NNH 电极。

电解质

图4 用于改进 NNH 电解质机器性能的软胶束 NP 交联剂。

图5 由导电 NNH 电极 ([email protected]) 和柔性 NNH 电解质 (GP) 制成的全凝胶超等电容器。

化学检测

图6 用于电化学传感的明胶-GO双网络NNH。

情况吸附剂

图7 基于将 Laponite NPs 毗连到聚合物基质的物理相互作用和将 Laponite NPs 毗连到 SiO2 NPs 的共价键的组合，用于从水中汲取/去除染料的 NNH 情况吸附剂的示例。

膜分散/过滤

图8 A) 通过起首外貌接枝线性聚合物，然后与氧化铁纳米颗粒原位交联以形成 NNH 来制造磁相应 NNH 膜。B) 因为氧化铁纳米颗粒“纳米加热器”局部加热时 NNH 的刺激相应性，膜许可孔隙率产生可逆改变，从而许可创建可调分子筛。

用于农业或作为涂层的车辆的受控交付

图9 基于功效化玉米醇溶卵白纳米粒子的 NNH，带有植物驱虫剂/油（香叶醇和丁子香酚），通过物理缠结和氢键交联，利用羧甲基纤维素 (CMC) 和羟乙基纤维素 (HEC) 爱护植物。

工程扩散开释曲线

图10 丝纳米颗粒-聚合物 NNH 可以证明两种药物开释曲线：一种是药物在网络自己内的突释，另一种是基于纳米颗粒相中药物的操纵开释。

引入化学亲和基团来操纵开释

图11 “覆盆子簇”直接聚合物桥接 NNH，此中 PEGSH 端基将相邻的 CHPANG 微凝胶联合在一路，形成基于 NNH 的药物递送载体。

促进恒久生物渗入渗出和尺寸转换

图12 基于羧甲基壳聚糖和氧化淀粉纳米粒子 (SNP) (<20 nm) 通过希夫碱交联的鼻内李子布丁 NNH 喷雾剂。

图13 基于差别尺寸的阳离子 PLGA 纳米颗粒和阴离子羟基磷灰石 (HAp) 纳米颗粒的静电胶体 NNH，形成具有均衡孔隙率和机器性能的大块凝胶，用作可注射的骨添补剂。

参考文献：

doi.org/10.1002/adfm.202102355

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