本发明提供了通过多价交联结构域来稳定的杂化水凝胶。所述水凝胶将无机纳米颗粒与有机聚合物网络结合在一起。所得材料具有增强的机械性能和显著的矿化,并且提供了离子的持续长期释放。此外,从水凝胶释放的离子可以增强细胞铺展并促进植入细胞的成骨分化。这些具有前景的结果表明,所提供的组合物和方法对于骨再生应用是特别有吸引力的。