水凝膠（Hydrogel）是一類極為親水的三維網絡結構凝膠，它在水中迅速溶脹并在此溶脹狀態(tài)可以保持大量體積的水而不溶解。

由于存在交聯網絡，水凝膠可以溶脹和保有大量的水，水的吸收量與交聯度密切相關。交聯度越高，吸水量越低。這一特性很像一種軟組織。水凝膠中的水含量可以低到百分之幾，也可以高達99％。凝膠的聚集態(tài)既非完全的固體也非完全的液體。固體的行為是一定條件下可維持一定的形狀與體積，液體行為是溶質可以從水凝膠中擴散或滲透。

水凝膠在醫(yī)療行業(yè)中有著極大的作用

水凝膠：是以水為分散介質的凝膠。具有交聯結構的水溶性高分子中引入一部分疏水基團而形成能遇水膨脹的交聯聚合物，是一種輕度交聯的三維空間高分子網絡體系，性質柔軟，能保持一－定的形狀，吸收大量的水而不溶于水。凡是水溶性或親水性的高分子，通過一定的化學 交聯或物理交聯，都可以形成水凝膠。

水凝膠除了具備上述優(yōu)良的應用特性外水凝膠還具備其特殊的環(huán)境響應性。近年來，許多研究表明，水凝膠在一些環(huán)境因素，如離子、電場、介質、溫度、pH值、光、應力、磁場等變化時，水凝膠的形狀、光學、滲透速率等理化性質會隨環(huán)境因素的變化發(fā)生突躍型可逆性的響應。這一特性，特別是水凝膠在溫度及PH影響下發(fā)生的響應性變化，已然成為醫(yī)藥領域功能性高分子的一大研究熱點。水凝膠在藥物控制領域、組織工程領域、生物傳感器、化學醫(yī)療機械元件、血紅蛋白氧氣載體等領域都有極大的作用。

水凝膠可以做出復雜的脈管網絡

美國研究團隊研發(fā)出新型生物打印技術，可快速生成有復雜內部結構的生物相容性水凝膠，用來模仿人體氣管和血管等脈管系統，為未來人造功能性器官掃除一個重要的技術障礙。該突破性成果刊登在近日的《科學》雜志上。

人造功能性組織的最大障礙之一，是無法制造出復雜的脈管系統將營養(yǎng)物質運送至人體組織中。此外，人體器官中還包含獨立的脈管網絡，例如肺中的氣管和血管以及肝臟中的膽管和血管，這些相互滲透的網絡在物理上和生物化學上是相互纏繞的，結構本身與組織功能密切相關。

為了應對這一挑戰(zhàn)，由美國萊斯大學的喬丹·米勒和華盛頓大學的凱利·史蒂文斯領導的研究團隊開發(fā)出一種水凝膠3D打印技術。這種新的開源生物打印技術的核心是被稱為“組織工程立體光刻儀”（SLATE）的設備和相應的藍光吸收劑。該系統應用增材制造原理，在水凝膠預溶液中添加了藍光吸收劑，使得吸收藍光后凝固的水凝膠被限定在非常精細的一層中。

該系統可以在幾分鐘內生成具有復雜內部結構的生物相容性水凝膠。這使科學家們能夠創(chuàng)造出復雜的脈管網絡，模擬人體血液、空氣和淋巴等物質的自然通道。

利用患者自身組織細胞通過生物打印來生成移植用功能性器官一直是科學家們的夢想，因為它不僅能解決來源稀缺問題，還能防止器官排斥。不過，史蒂文斯表示，肝臟的功能有500種之多，這樣的復雜性意味著目前尚沒有人造物可以替代，但未來的生物打印器官有望實現這一目標。預計生物打印在20年內將成為醫(yī)學的重要組成部分。

水凝膠制品未來市場競爭力逐漸加強

我國凝膠行業(yè)起步較晚，屬于新材料領域的新興行業(yè)，目前國內具備高分子凝膠材料及凝膠芯制品全產業(yè)鏈開發(fā)實力的企業(yè)較少，尤其是智能高保水凝膠材料核心料一直以來主要依靠國外進口，國內目前尚未出現能夠規(guī)模化生產與銷售的廠商，國內該類材料的供應商主要為日本的昭和電工株式會社，因此昭和電工株式會社為智能高保水凝膠材料核心料領先企業(yè)。

由于目前市場對凝膠的認知程度較低，因此凝膠芯制品主要用于對傳統材料、工藝或制品的替代，如退熱貼、化妝品貼劑、涼墊、重金屬吸附材料等，市場上均存在同類型或功效可替代的傳統產品或工藝，目前市場競爭相對較為市場化，未來隨著人們對凝膠認知度的提升，以及凝膠產品優(yōu)越性能逐步被市場認可，預計未來凝膠芯制品相對于傳統產品的優(yōu)勢會逐步體現，市場競爭優(yōu)勢會逐步增強。