水凝膠（Hydrogel）是一類極為親水的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(lián)網(wǎng)絡(luò)，水凝膠可以溶脹和保有大量的水，水的吸收量與交聯(lián)度密切相關(guān)。交聯(lián)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(dá)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(zhì)可以從水凝膠中擴(kuò)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(zhì)的凝膠。具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的水溶性高分子中引入一部分疏水基團(tuán)而形成能遇水膨脹的交聯(lián)聚合物，是一種輕度交聯(lián)的三維空間高分子網(wǎng)絡(luò)體系，性質(zhì)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(xué) 交聯(lián)或物理交聯(lián)，都可以形成水凝膠。

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

水凝膠可以做出復(fù)雜的脈管網(wǎng)絡(luò)

美國研究團(tuán)隊研發(fā)出新型生物打印技術(shù)，可快速生成有復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(tǒng)，為未來人造功能性器官掃除一個重要的技術(shù)障礙。該突破性成果刊登在近日的《科學(xué)》雜志上。

人造功能性組織的最大障礙之一，是無法制造出復(fù)雜的脈管系統(tǒng)將營養(yǎng)物質(zhì)運送至人體組織中。此外，人體器官中還包含獨立的脈管網(wǎng)絡(luò)，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(wǎng)絡(luò)在物理上和生物化學(xué)上是相互纏繞的，結(jié)構(gòu)本身與組織功能密切相關(guān)。

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

該系統(tǒng)可以在幾分鐘內(nèi)生成具有復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的生物相容性水凝膠。這使科學(xué)家們能夠創(chuàng)造出復(fù)雜的脈管網(wǎng)絡(luò)，模擬人體血液、空氣和淋巴等物質(zhì)的自然通道。

利用患者自身組織細(xì)胞通過生物打印來生成移植用功能性器官一直是科學(xué)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(fù)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(xiàn)這一目標(biāo)。預(yù)計生物打印在20年內(nèi)將成為醫(yī)學(xué)的重要組成部分。

水凝膠制品未來市場競爭力逐漸加強(qiáng)

我國凝膠行業(yè)起步較晚，屬于新材料領(lǐng)域的新興行業(yè)，目前國內(nèi)具備高分子凝膠材料及凝膠芯制品全產(chǎn)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(jìn)口，國內(nèi)目前尚未出現(xiàn)能夠規(guī)模化生產(chǎn)與銷售的廠商，國內(nèi)該類材料的供應(yīng)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(lǐng)先企業(yè)。

由于目前市場對凝膠的認(rèn)知程度較低，因此凝膠芯制品主要用于對傳統(tǒng)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(tǒng)產(chǎn)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(rèn)知度的提升，以及凝膠產(chǎn)品優(yōu)越性能逐步被市場認(rèn)可，預(yù)計未來凝膠芯制品相對于傳統(tǒng)產(chǎn)品的優(yōu)勢會逐步體現(xiàn)，市場競爭優(yōu)勢會逐步增強(qiáng)。