Композитні кріогелі, наповнені наноструктурованими матеріалами: досягнення та перспективи
The article presents a review of the current state of synthesis and applications of composite cryogels prepared using cryotropic gelation and incorporating nanostructured materials. Particular attention is paid to poly(vinyl alcohol) (PVA) and chitosan as key biocompatible polymer matrices. The fund...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/811 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Surface |
Institution
Surface| _version_ | 1869292034853961728 |
|---|---|
| author | Діхтярук, Є. В. |
| author_facet | Діхтярук, Є. В. |
| author_institution_txt_mv | [] |
| author_sort | Діхтярук, Є. В. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-02-12T08:53:33Z |
| description | The article presents a review of the current state of synthesis and applications of composite cryogels prepared using cryotropic gelation and incorporating nanostructured materials. Particular attention is paid to poly(vinyl alcohol) (PVA) and chitosan as key biocompatible polymer matrices. The fundamental principles of cryotropic gelation, such as freezing and the factors influencing the formation of the macroporous cryogel structure, are analyzed, including temperature and freezing rate, number of freeze–thaw cycles, solution composition, type of cross-linking, presence of electrolytes and low-molecular weight additives. The features of physically and chemically cross-linked hydrogels are discussed along with mechanisms of pore formation, cryoconcentration, phase separation, and intermolecular bonding. Modern approaches to composite cryogel synthesis are examined, particularly in situ and ex situ methods of nanofiller incorporation (carbon nanotubes, metal oxides, clays, etc.), and their effects on the morphology, mechanical properties, and bioactivity. Special attention is given to the biomedical applications of cryogels, including drug delivery, implants, tissue scaffolds, and antibacterial or hemostatic coatings. In vitro and in vivo characteristics are addressed, including biodegradability, release control, cytocompatibility, and mechanical stability. The combination of PVA and chitosan in composite cryogels provides an optimal balance between elasticity, bioactivity, and sorption capacity. The article summarizes the literature of the last two decades and identifies future development directions, especially the design of smart cryogels with integrated functions for biomedical applications. |
| doi_str_mv | 10.15407/Surface.2025.17.305 |
| first_indexed | 2025-07-22T19:35:56Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-811 |
| institution | Surface |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-06-29T01:16:43Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-8112026-02-12T08:53:33Z Cryogels filled with nanostructured materials: achievements and prospects Композитні кріогелі, наповнені наноструктурованими матеріалами: досягнення та перспективи Діхтярук, Є. В. cryogel cryotropic gelation nanocomposites poly(vinyl alcohol) chitosan кріогель кріоструктурування нанокомпозит полівніловий спирт хітозан The article presents a review of the current state of synthesis and applications of composite cryogels prepared using cryotropic gelation and incorporating nanostructured materials. Particular attention is paid to poly(vinyl alcohol) (PVA) and chitosan as key biocompatible polymer matrices. The fundamental principles of cryotropic gelation, such as freezing and the factors influencing the formation of the macroporous cryogel structure, are analyzed, including temperature and freezing rate, number of freeze–thaw cycles, solution composition, type of cross-linking, presence of electrolytes and low-molecular weight additives. The features of physically and chemically cross-linked hydrogels are discussed along with mechanisms of pore formation, cryoconcentration, phase separation, and intermolecular bonding. Modern approaches to composite cryogel synthesis are examined, particularly in situ and ex situ methods of nanofiller incorporation (carbon nanotubes, metal oxides, clays, etc.), and their effects on the morphology, mechanical properties, and bioactivity. Special attention is given to the biomedical applications of cryogels, including drug delivery, implants, tissue scaffolds, and antibacterial or hemostatic coatings. In vitro and in vivo characteristics are addressed, including biodegradability, release control, cytocompatibility, and mechanical stability. The combination of PVA and chitosan in composite cryogels provides an optimal balance between elasticity, bioactivity, and sorption capacity. The article summarizes the literature of the last two decades and identifies future development directions, especially the design of smart cryogels with integrated functions for biomedical applications. Представлено огляд сучасного стану у галузі синтезу та застосування композитних кріогелів, отриманих методом кріоструктурування із вмістом наноструктурованих матеріалів. Основну увагу зосереджено на полівініловому спирті (ПВС) і хітозані як ключових біосумісних полімерних матрицях. Проаналізовано фундаментальні принципи кріоструктурування – заморожування та чинники, що впливають на формування макропористої структури кріогелів: температура і швидкість охолодження, кількість циклів заморожування-відтавання, склад розчину, тип зшивання, присутність електролітів та низькомолекулярних добавок. Наведено особливості синтезу фізичних і хімічно зшитих гідрогелів, описано механізми пороутворення, явища кріоконцентрування, фазового розділення та формування міжмолекулярних зв’язків. Розглянуто сучасні підходи до створення композитних кріогелів, зокрема методи in situ та ex situ введення нанонаповнювачів (вуглецеві нанотрубки, оксиди металів, глини, тощо), їх вплив на морфологію, механічні властивості та біоактивність. Особливу увагу приділено застосуванню таких матеріалів у медицині: для адресної доставки лікарських засобів, імплантатів, тканинних каркасів, антибактеріальних та гемостатичних покриттів. Обговорено in vitro та in vivo властивості, включно з біодеградацією, контролем вивільнення, цитосумісністю та механічною стабільністю. Показано, що поєднання ПВС з хітозаном у композиційних кріогелях забезпечує оптимальний баланс між еластичністю, біологічною активністю та сорбційною здатністю. Стаття систематизує літературні дані останніх двох десятиліть та визначає перспективні напрями розвитку, зокрема проєктування «розумних» кріогелів з інтегрованими функціями для біомедичних застосувань. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2025-11-26 Article Article application/pdf https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/811 10.15407/Surface.2025.17.305 Surface; No. 17(32) (2025): Surface; 305–346 Поверхность; № 17(32) (2025): Поверхня; 305–346 Поверхня; № 17(32) (2025): Поверхня; 305–346 3154-8091 3154-8083 10.15407/Surface.2025.17 uk https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/811/802 Авторське право (c) 2025 Є. В. Діхтярук |
| spellingShingle | кріогель кріоструктурування нанокомпозит полівніловий спирт хітозан Діхтярук, Є. В. Композитні кріогелі, наповнені наноструктурованими матеріалами: досягнення та перспективи |
| title | Композитні кріогелі, наповнені наноструктурованими матеріалами: досягнення та перспективи |
| title_alt | Cryogels filled with nanostructured materials: achievements and prospects |
| title_full | Композитні кріогелі, наповнені наноструктурованими матеріалами: досягнення та перспективи |
| title_fullStr | Композитні кріогелі, наповнені наноструктурованими матеріалами: досягнення та перспективи |
| title_full_unstemmed | Композитні кріогелі, наповнені наноструктурованими матеріалами: досягнення та перспективи |
| title_short | Композитні кріогелі, наповнені наноструктурованими матеріалами: досягнення та перспективи |
| title_sort | композитні кріогелі, наповнені наноструктурованими матеріалами: досягнення та перспективи |
| topic | кріогель кріоструктурування нанокомпозит полівніловий спирт хітозан |
| topic_facet | cryogel cryotropic gelation nanocomposites poly(vinyl alcohol) chitosan кріогель кріоструктурування нанокомпозит полівніловий спирт хітозан |
| url | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/811 |
| work_keys_str_mv | AT díhtârukêv cryogelsfilledwithnanostructuredmaterialsachievementsandprospects AT díhtârukêv kompozitníkríogelínapovnenínanostrukturovanimimateríalamidosâgnennâtaperspektivi |