郭明宇，徐林

水凝胶是具有网状交联结构的高分子亲水性材料，吸水后体积会显著膨胀。水凝胶具有较好的生物力学作用，通过改性［1］可以制备更多具有优良特性的生物材料，例如合成具有“8”字形结构［2］的滑动轮水凝胶，这类水凝胶的抗应力的特性适合用作关节隔离支撑材料。水凝胶的多孔结构可以贮存药物并缓慢释放，例如在关节腔内给药治疗关节软骨的局部病变。本文主要介绍水凝胶的发展、性能、应用以及在关节慢性运动损伤中的研究现状和应用前景。

1 水凝胶的研究进展

1.1 发展演变

从Wichterle和Lim首次研究甲基丙烯酸β-羟乙酯（2-Hydroxyethyl methacrylate，HEMA）优良的性能开始，到Nagarsekar等［3］通过生物合成法合成出类弹性蛋白聚合物（elastin-like polypeptides，ELPS）水凝胶时期，再到Cappello等［4］研究了类丝蛋白聚合（silk-elastin-like-protein，SELP）与组织的生物相容性。这些研究都发现了水凝胶具备优良的特性，近年来，有关水凝胶的制备工艺和理化性质的研究十分活跃，Bahcecioglu等［5］人发现使用含有聚乙酸丙酯水凝胶的细胞支架有利于促进体外半月板再生。

1.2 水凝胶分类

水凝胶按照材料来源［6］、交联方式［7］、对外界刺激的响应情况［8］等可以进行不同的分类（见表1）。

根据材料来源的不同可以分为天然水凝胶及合成水凝胶；根据水凝胶交联网络键合机理不同可分为物理水凝胶和化学水凝胶；根据对外界环境刺激的响应程度，可分为传统水凝胶和智能水凝胶，如偶氮苯分子［9］可以在光刺激下结构发生变化，丙烯酰胺基偶氮苯单体与丙烯酸共聚形成的水凝胶可以同时对环境中的pH值与光刺激产生响应，发生体积的变化。……