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1.1 高分子水凝胶简介
“凝胶”最早是由胶体化学创始人Gmh于19世纪下半叶提出的。凝胶最早的应用实例是中国古代的豆腐制作工艺。现代的凝胶研究则始于水溶胶领域对明胶的研究。对凝胶最早的研究只限于凝胶的溶胀等基本现象，自上世纪30年代开始，科学家开始系统地研究凝胶的形成过程，主要体现在基础理论的研究和工艺学研究两方面。Flory提出了利用单体聚合制造网络的临界条件，此后，Flo又和Rellller提出了网络结构的溶胀理论。Eldridge和Fen了则研究了热可逆溶胶的凝胶点和聚合物浓度的关系[1]。
凝胶按照不同的分类方法可分为许多种类，如根基分散相介质的不同可分为水凝胶、醇凝胶和气凝胶等。顾名思义，水凝胶的分散相介质就是水，它是由水溶性的有机物经过聚合交联后形成的胶态物质，它能够在水中吸水溶胀而不溶解，其吸收的水的质量可以达到自身高分子质量的几十倍、几百倍甚至上千倍，是非常好的吸水材料。由于高分子水凝胶材料具有众多优异的性能，如溶胀性、环境敏感性、粘弹性和良好的力学强度等，使得研究它的学者越来越多，相应的开发与研究成果也是日新月异、硕果累累，其应用已涉及到人们生活的方方面面，如农业、食品、园艺、电子、建筑、生物医药、环境防治、医疗卫生、石油化工等各个领域，并且还在迅速的向更广阔的应用领域拓展。特别是良好的生物相容性又使得它在生物医学方面的应用前景看好，如可作为组织填充剂、药物缓释剂、酶的包埋、蛋白质电泳、接触眼镜、人工血浆、人造皮肤、组织工程支架材料等[2]，而且随着性能优异的水凝胶不断开发，生物医学技术水平得到很大地提高。
1.2 水凝胶的应用
水凝胶优异的性能决定了它广阔的应用前景。目前对水凝胶的研究开发主要是以它良好的吸水性、环境敏感性、高生物相容性、可降解性为主。目前以水凝胶为主的产品已经在生活中随处可见，如在生活日用品方面有：化妆品、芳香除臭剂、尿不湿等：在医药和医疗方面有：人造组织、止血剂、药物载体等；在土木建筑方有，防水密封材料、耐火材料等；在化学工业方面，分离剂、潜热蓄热材料、吸油剂等；在工业方面，通讯电缆、电池等。随着对水凝胶性能的不断研究，新型水凝胶材料不断的被研发出来，它的应用领域也在不断扩展并且会越来越广。
1.2.1 在药物控释方面的应用
水凝胶对环境的敏感性使得其在药物缓释方面得到了广泛的应用在这方面，研究者进行了大量的研究工作。其中，对外界温度变化做出响应的智能给药系统便是以温敏型水凝胶为药物载体研发出的。温敏型水凝胶是一种能随环境温度的变化发生可逆性的膨胀收缩的水凝胶。温敏型水凝胶在温度高于或低于其低临界溶液温度(LCST)值时，会处于收缩或溶胀状态，在这个变化的过程中，水中溶解的物质会随水分被水凝胶吸附或释放。这种性质使它成为一种很有前途的药物控制释放材料。何尚锦等[3]合成了温度及pH双重敏感水凝胶―乙烯基吡咯烷酮-丙烯酸共聚物与聚乙二醇半互穿网络水凝胶，并利用该凝胶为载体对抗癌药5-氟尿嘧啶(5-FU)进行包埋，分别在37℃下模拟的胃液和肠液中进行体外释药研究。
1.2.2 在组织工程方面的应用
组织工程是一门新兴学科，涉及生物学、医学、材料学等领域。生物体内许多组织具有水凝胶结构，如生物体细胞外基质中的成分蛋白质、多糖等便是一些类水凝胶结构。目前被研究者广泛关注的一类生物高分子凝胶就是多肽凝胶，合成多肽水凝胶的优势在于多肽具有比蛋白质更规整的氨基酸排列和可选择的氨基酸残基种类。组织工程中理想的支架材料应当具备几个基本特性：三文多孔网络有利于细胞的生长、养分的传输及代谢产物的排放；生物相容性和可降解性好；化学表面适合细胞的黏附、增殖和分化；机械性能符合植入组织的要求[4]。