一、研究背景与意义
- 水凝胶定义：由亲水性聚合物构成的三维网络结构，可吸收大量水分并保持结构稳定。
- 应用优势：生物相容性好、可调控降解、响应环境刺激（pH、温度、酶等），适用于药物递送、组织工程、伤口修复等领域。
图1。 基于交联方法的水凝胶分类及其生物医学应用
二、水凝胶分类（按交联方式）
图2。 根据交联形成机制对水凝胶的分类
类型
交联机制
特点
举例材料
物理水凝胶非共价键（氢键、静电、主-客体作用等）
可逆、响应性强、可注射
壳聚糖-透明质酸、环糊精体系
化学水凝胶共价键（自由基聚合、点击化学、酶催化）
稳定性强、结构可控、耐久性好
PEG、明胶、透明质酸交联体系
三、关键性能参数
性能
影响因素
表征方法
网格尺寸交联密度、溶胀比
流变仪、散射技术
溶胀行为pH、温度、离子强度
重量法、体积法
孔隙结构交联密度、制备工艺
SEM、Micro-CT、气体吸附法
机械强度网络结构、聚合物组成
压缩/拉伸测试、流变仪
可降解性化学键类型（酯键、肽键等）
质量损失法、NMR、GPC
四、药物递送应用分类
图3. 口服和注射递送的示意图
递送途径
功能特点
代表案例
口服保护药物免受胃酸破坏、靶向肠道释放
海藻酸包裹ZIF-90递送蛋白质 [130]
注射局部植入、缓释、响应刺激释放
温敏水凝胶治疗脑肿瘤 [143]
外用伤口敷料、抗菌、抗氧化、促愈合
多功能水凝胶治疗糖尿病伤口 [156]
眼部延长滞留时间、提高角膜穿透性
超氧化物歧化酶模拟纳米酶治疗干眼症 [164]
五、面临的挑战与未来方向
挑战
应对策略
临床转化慢（仅少数产品上市）
简化设计、标准化制备、符合GMP规范
免疫反应与毒性
使用天然高分子、铜-free点击化学
药物释放控制难
建立理论模型、响应性设计、微流控制备
个性化需求
3D打印、精准医疗、患者特异性配方
六、结论
水凝胶在精准药物递送与再生医学中潜力巨大，但需解决生物相容性、可控降解、临床合规性等关键问题。未来应聚焦于材料创新、工艺简化与理论建模，以推动其从实验室走向临床应用。
