Нанокомпозитные гидрогели ( NC-гели ) представляют собой заполненные наноматериалом, гидратированные полимерные сетки, которые обладают более высокой эластичностью и прочностью по сравнению с гидрогелями , изготовленными традиционным способом . Для создания нанокомпозитной сетки используется ряд природных и синтетических полимеров . Управляя взаимодействием между наночастицами и полимерными цепями, можно создать целый ряд физических, химических и биологических свойств. [1] Сочетание органической (полимерной) и неорганической (глиняной) структур придает этим гидрогелям улучшенные физические, химические, электрические, биологические свойства, а также свойства набухания/снятия набухания, которые не могут быть достигнуты ни одним из материалов по отдельности. [2]Вдохновленные гибкими биологическими тканями, исследователи используют углеродные, полимерные, керамические и/или металлические наноматериалы, чтобы придать этим гидрогелям превосходные характеристики, такие как оптические свойства и чувствительность к стимулам, которые потенциально могут быть очень полезными для медицины (особенно для доставки лекарств и инженерии стволовых клеток). и механические поля. [2]
Синтез нанокомпозитных гидрогелей представляет собой процесс, требующий специального материала и метода. Эти полимеры должны состоять из равномерно расположенных пластинок глины диаметром 30 нм, которые могут набухать и расслаиваться в присутствии воды. Тромбоциты действуют как поперечные связи для изменения молекулярных функций, что позволяет гидрогелям иметь превосходную эластичность и прочность, которые очень напоминают биологические ткани. [3] Использование глиняных пластинок, которые не набухают и не расслаиваются в воде, использование органического сшивающего агента, такого как N,N-метиленбисакриламид (BIS), смешивание глины и BIS или приготовление нанокомпозитных гидрогелей методом, отличным от сшивки , будет неудачным. [4]
Несмотря на все характеристики, процесс синтеза нанокомпозитных гидрогелей прост, и из-за гибкости материала эти гидрогели можно легко изготовить в различных формах, таких как огромные блоки, листы, тонкие пленки, стержни, полые трубки, сферы. , сильфоны и неровные листы. [5]
Нанокомпозитные гидрогели прочны и могут выдерживать растяжение, изгиб, образование узлов, раздавливание и другие модификации.
Были проведены испытания на растяжение нанокомпозитных гидрогелей для измерения напряжения и деформации, которым они подвергаются при удлинении при комнатной температуре. Результаты показывают, что этот материал можно растянуть до 1000% от его первоначальной длины. [6]
Гистерезис используется для измерения свойств сжатия нанокомпозитных гидрогелей, что показывает, что этот материал может выдерживать сжатие около 90%. Эти данные показывают, что нанокомпозитные гидрогели обладают превосходной прочностью по сравнению с гидрогелями , изготовленными традиционным способом, которые разрушились бы при меньшем сжатии.