明胶基水凝胶生物材料的研究进展

陈 渭，孙 哲

(1.青海师范大学 化学化工学院，青海 西宁 810016；2.青海湟川中学，青海 西宁 810000)

1 引言

水凝胶是一种能够在水中溶胀并保持大量水分的具有三维网状结构的高分子材料[1]，主要是通过化学键或物理作用形成多孔结构，使其在水中不会溶解，并因分子链段含有大量羟基、羧基、磺酸基、酰胺基等亲水基团而大量吸水保持了柔软的物理特性[2-4].

通常，由于材料来源的不同，制备的水凝胶的性质也各有迥异.以乙烯醇、丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯等材料制备的合成高分子水凝胶，其结构和性能可控，具有较高的力学性能，但生物相容性和降解性差且生物毒性高，因缺乏生物学功能，其应用范围受到一定的限制；由淀粉、壳聚糖、蛋白质、琼脂、纤维素等天然高分子制备的水凝胶具有生物降解性好、潜在毒性低、生物相容性好等特点，被广泛应用于生物医学、组织工程、食品农业等多个领域[5-9].

目前，具有优异机械性能的生物质基水凝胶材料被广泛研究.明胶作为一种天然高分子，在生物医学、组织工程、食品、化学工业等领域作为一种聚合物材料具有广泛的研究和应用，其良好的生物相容性、生物降解性、细胞粘附和增殖、无毒、无免疫原性和价格低廉等特点，尤其在生物医学和组织工程领域具有极大的潜在应用[10-11].然而，明胶在干态下机械性能差，柔性弱、易脆裂且降解速度过快，若直接将其作为功能材料进行应用还存在诸多缺点[12].

因此，多种方法用于提高明胶水凝胶的强度和韧性，包括双网络水凝胶、聚合物穿插网络水凝胶、滑环水凝胶、点击水凝胶、超分子水凝胶和纳米复合水凝胶制备技术[13-15].通过添加交联剂，形成共价键交联网络结构的化学交联在一定范围是最简单有效调节明胶物理机械性能的方法.常用的交联剂有甲醛、戊二醛、聚环氧化合物、京尼平、转谷氨酰胺酶等，这些交联剂可以增强水凝胶的结构稳定性和物理性能，但是这些交联剂仍然存在着如毒性高、生物相容性低、机械性能不理想、色泽重、价格昂贵等缺点[16-20].

近些年，一些含醛基的多糖类衍生物被广泛作为交联剂应用，如海藻酸醛、醛基纤维素、糖苷醛、醛基羧甲基纤维素、氧化黄原胶等[21-23]，主要是利用醛基与明胶的氨基发生席夫碱反应，从而用于制备具有互穿网络结构或双网络结构的明胶基水凝胶.一方面可有效提高明胶水凝胶的机械柔韧性和强度，另一方面还能继续保持明胶材料生物学性能优异的特点，同时还能赋予材料抗菌、保水、环境响应等性能，在许多领域展现出优异的性能.本文主要综述明胶基水凝胶作为伤口愈合敷料、药物递送、生物活性支架、骨组织修复与再生和3D生物打印方面的研究进展，以期对明胶基水凝胶在生物医学领域的进一步研究和发展具有一定的指导意义.

2 伤口愈合敷料

皮肤是人体和动物的第一大器官，也是重要的保护屏障，因人体的皮肤没有毛发的保护而裸露于外界环境，在活动和生长的过程中，常因刺伤、刮破或者手术的原因而受到伤害需要愈合[24].伤口敷料对于伤口治疗有重要的作用，不仅能够保护伤口免受外部伤害，而且能促进伤口处细胞的增殖.理想的伤口敷料应该能够有效提供润湿的环境，吸收伤口渗出液，增强表皮细胞增殖，促进血管生成，保护免受细菌感染，移除时不会造成二次伤害，并具有细胞粘附性好、可生物降解、价格低廉等特点.

传统的纱布、绷带等敷料，价格低廉也能起到一定的保护作用，但是这些材料没有生物活性，会将伤口渗出液吸干并粘附在伤口表面，更换时还会对伤口造成再次伤害[25].因此，制备具有生物活性的水凝胶材料在保护、促进伤口愈合等方面具有优异性能[26-28].

明胶具有胶原蛋白序列，其中的氨基酸序列RGD(arginine/glycine/aspartic acid)可促进细胞粘附，有利于细胞生长[29].然而，明胶因分子量较大，可与水分子形成氢键，其吸水性较强，易使创伤组织脱水，过多的液体吸收会导致伤口脱水，使得愈合减速[30].作为伤口敷料的水凝胶应以最佳的速率调节伤口失水，材料的溶胀性决定了营养物质的扩散率和伤口渗出物的积累，是将其作为创伤敷料的重要指标[31].以明胶作为水凝胶基质材料，一方面保持了明胶与创伤组织良好的粘附作用以及降解性，同时使得材料的吸水性相对温和，保证了创伤组织的湿润性；另一方面通过引入其他材料，可以赋予水凝胶较强机械强度、抗菌、药物递送、优化细胞再生等性能.

以具有功能特性的材料为交联剂制备伤口敷料是目前的研究热点，天然类产物结合明胶制备的水凝胶材料将会是以后伤口敷料的发展方向之一，目前已取得许多研究成果.没食子酸作为一种抗氧化、抗菌、消炎、抗癌变的天然产物，广泛存在于坚果、葡萄、石榴、蜂蜜、绿茶等[32].Thi等[33]将接枝没食子酸的明胶嵌入明胶-羟苯基丙酸聚合物水凝胶而制备了一种具有增强消除自由基的可注射水凝胶，通过体外氧化诱导微环境模拟，可以有效降低细胞内活性氧的产生，同时还表现出超预期的愈合特性.过表达活性氧是许多疾病的发病原，发展能够控制活性氧产生不良反应的材料具有重要意义.

一些天然高分子材料如壳聚糖、黄原胶、海藻酸和半合成或全合成的PCL、PLGA、PVA可直接或间接参与到伤口愈合，移除坏死组织或充当抗菌素增强组织再生.Shamloo等[34]利用明胶能够有效提高材料的生物相容性，研究制备了一种可作为药物递送的包覆PCL微球的PVA/壳聚糖/明胶新型复合水凝胶(如图1所示)，用于促进伤口愈合并实现持续释放纤维细胞生长因子.通过MTT实验，该复合水凝胶无细胞毒性，增加壳聚糖的量能够增强水凝胶的抗菌性，活体实验表明该材料能够从PCL微球持续释放纤维细胞生长因子从而促进伤口愈合，尤其是愈合初期.

普鲁兰多糖是从多肽真菌普鲁兰中获取的一种天然线型多糖，已证实普鲁兰多糖具有无毒、无免疫原性、可生物降解等特点，在靶向药物、基因成像、组织工程等生物应用领域是一种理想的生物材料[35-36].Zhang等[37]主要是利用普鲁兰多糖醛的特点和优越性作为大分子交联剂来提高明胶水凝胶性能的研究，以期得到可用于生物医学领域的具有高机械性能的明胶水凝胶.首先是在酸性条件下用高碘酸钠氧化普鲁兰多糖得到普鲁兰多糖醛，然后利用醛基与明胶的氨基发生反应，通过物理和化学作用对明胶进行交联，得到抗压应力是纯明胶水凝胶152倍的高机械性能的明胶基水凝胶(如图2所示).另外，通过调节普鲁兰多糖醛的浓度可以调整该水凝胶在生理条件下的膨胀性和降解性，通过细胞毒性实验证实该水凝胶对MC3T3无毒性.研究证明普鲁兰多糖醛是一种有效的明胶基水凝胶交联剂，并且是一种新型的生物水凝胶.

Gou等[38]通过将明胶和氨基化纳米银颗粒接枝到羧基化纤维素纳米纤维表面，制备了一种具有丰富孔隙结构的银-明胶-纤维素的三元可注射明胶敷料，而纳米银具有低毒性及良好的抗菌活性，在生物医学领域被认为是一种非常有可能的替代材料，将该水凝胶应用于婴儿伤口治疗，表现出优异的抗菌性能.Carvalho等[39]利用光交联剂将明胶和甲基丙烯酸酯功能化的壳聚糖在紫外光的照射下进行交联，得到一种具有生物相容性的新型杂化水凝胶，冻干后研究了其吸水性、降解性等.结果表明通过改变聚合物的浓度和紫外光照射时间，该材料的膨胀度可达到500%-2000%，而交联剂的含量的增加又会降低其降解性，培养HEK293T细胞后细胞活力可达到95%以上，显示出良好的生物相容性，表明该材料适合作为伤口敷料和在皮肤修复领域的应用.

水凝胶敷料材料中明胶的参与能够大幅提高材料的亲水性和细胞粘附性，为伤口愈合提供优良的润湿环境，而伤口敷料的发展更倾向于功能化、特异化，针对不同的皮肤组织、不同性状的皮肤构造，需要具有独特物性、特殊智能响应的功能材料来更适宜地促进细胞生长、伤口愈合.

3 药物递送

药物递送系统是治疗药剂控制释放和递送的新型技术，药物进入体内后要经过吸收、分配、代谢才能发挥药理作用，药物的药效依赖于有效的控制传输.水凝胶因其特殊的物理、化学性能和结构特性可以负载药物并控制释放，在药物递送方面有重要的应用.

维生素B1具有维持人体正常代谢的功能，但人体无法自主合成，需要从外界摄入.维生素的缺乏会导致认知丧失、记忆力减退等[40-41].Kaur等[42]制备了包载维生素B1的明胶—壳聚糖双网络聚合物水凝胶，相比较于仅用壳聚糖包载维生素B1来讲，该水凝胶具有更可控释放的性能，且更具生物降解性.肝素具有抗凝血、抗血栓、抗炎症、调节生长因子、抗肿瘤、抗病毒等生物特性，肝素的这些优点已在生物新材料和新技术方面取得了许多研究，但是用量过大则会发生自发性出血症状，肝素的控制释放仍是一个挑战[43].Gritsch等[44]利用化学交联制备明胶水凝胶，并将其作为药物递送系统以实现肝素随时间推移的控制释放，结果表明其释放周期可以达到60h，做到了长时间的有效控制.在抗肿瘤药物领域，具有响应性的智能水凝胶可以在靶向位点释放药物，被用于药物递送.Ullah等[45]通过自由基聚合将丙烯酸和亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂与明胶进行化学交联，以得到具有高度pH响应的明胶基水凝胶，通过对其结构、形貌、热力学性能、药物释放等性能进行研究，基于其良好的生物相容性和耐受性，可作为递送抗癌药物的载体.Song等[46]人为了提高眼睛用药药效和药物滞留时间，制备了具有热敏性的壳聚糖-明胶水凝胶，之后用β-甘油磷酸盐和京尼平进行共交联制备了在37℃快速凝胶的水凝胶材料(如图3所示)，通过对该水凝胶的性状进行评估以后，将其负载噻吗洛尔用于缓解眼内压的应用研究，结果表明该材料能够增强治疗效果、降低副反应.Rocha-Garcia[47]将多孔的二氧化硅微球作为骨架，通过热氧化或戊二醛进行物理或化学交联明胶和二氧化硅微球，制备了一类新型的水凝胶复合物，并将其作为一种药物递送的载体研究了其力学性能、动力学性能、细胞毒性等各项性能.Cheng等[48]将制备的热响应壳聚糖-明胶基水凝胶，用于负载姜黄素和拉坦前列素进行双药物递送，并用培养的人体细胞评估了其疗效.

图3 β-甘油磷酸盐和京尼平进行共交联壳聚糖-明胶水凝胶[46]

另外，水凝胶作为生物支架用于细胞封装已有近30年，其类组织的机械性能、优良的生物相容性、生物降解性和可注射性在近些年引起了大量的关注，可注射水凝胶被作为细胞三维培养模型，为细胞粘附和生长提供良好的微环境并能避免营养物质的流失，可以增加在目标组织的细胞保存率[49].Xue等[50]制备了一种明胶-聚苯胺水凝胶作为骨髓基质干细胞(BMSCs)的新型载体，注射到有帕金森氏病(PD)小鼠的黑质致密部区域进行研究.因PD是一种长期的神经退行性疾病，BMSCs具有多功能性，有望能够有效治疗该类疾病[51-52].结果显示负载于水凝胶的BMSCs比单独注射到PD小鼠具有更持续的防护效果，将该水凝胶作为递送BMSCs的载体具有很大的潜力.

对于不同的组织器官来讲，其微环境均有差异，对于同一组织递送的不同药物的性质也有差异，将明胶基水凝胶作为药物递送载体需将组织微环境和药物性质作为水凝胶材料设计的前提，由此制备的水凝胶材料才能更有利于药物递送，才能更好地发挥药物疗效.

4 生物活性支架

生物工程的快速发展在人体组织器官移植、再生等方面有许多成功应用的技术，生物活性支架的不断研究为目前恢复人体器官的损伤、缺失等产生了重要的影响.具有3D结构的生物活性支架可以提供必要的结构支撑，与固有的胞外基质紧密匹配，对于调节细胞行为有动力学交互作用，同时能够导向新组织和器官的形成[53-54].具有三维网状结构的水凝胶材料内部含有大量水分，水凝胶与胞外基质高度相似的结构和组成，有利于细胞的生存和繁殖，对于组织工程来讲是一种非常合适的生物材料.目前，已经有很多类型的生物材料被成功用作活性支架，明胶因其优异的生物降解性和相容性，制备的水凝胶衍生物被广泛应用于肝脏、软骨、心肌、皮肤、血管、牙齿等组织器官[55-59].

Kim等[60]利用静电纺丝和光聚合技术将角蛋白/壳聚糖纳米纤维和明胶甲基丙烯酸酯水凝胶组合为双层复合支架，并评估了将其作为皮肤支架的可行性，通过将人体纤维原细胞封装进水凝胶层，将HaCaT细胞培养在纳米纤维层，经过10天的培养均形成了细胞层，仿制出了皮肤的真皮层和表皮层(如图4所示).纯明胶水凝胶因较差的热稳定性和机械性能在实际应用中非常受限，Kim等[61]还以琥珀酰聚糖二醛(SGDA)作为交联剂对明胶水凝胶进行化学和物理交联以提高其性能，制备的SGDA增强型明胶水凝胶的抗压应力可以提高11倍，储能模量可以提高1040%，并且热稳定性也得到了明显提高，基于水凝胶性能的提升可以将其作为活性支架用于组织工程.Daniele等[62]以聚乙二醇为骨架聚合明胶和甲基丙烯酰胺制备了一种具有较强机械性能的互穿网络结构的半合成水凝胶，通过调节大分子单体的浓度可以控制材料的机械性能和溶胀性，该类材料可以作为支架用于内部细胞封装和表面细胞粘附.利用组织工程制备的软骨来进行软骨移植是治疗软骨缺失非常具有前景的方法，Song等[63]将壳聚糖/明胶杂化水凝胶作为软骨仿生支架来制备仿生软骨并与传统的静置培养做了比较，通过研究该水凝胶的物理性能和长时间培养脂肪干细胞，该材料孔隙均匀丰富，溶胀性和弹性良好，生物降解性优异，能够诱导促进细胞生长增殖，是一种体外构架软骨组织的优良材料.Pok等以[64]聚己内酯为核来实现可手术操作、可缝合和高初始拉伸强度，以具有一定机械性能的多孔明胶-壳聚糖水凝胶为支架提高细胞粘附性，将聚己内酯以自组装方式填充于水凝胶之间，可作为先天性心脏病缺失的填充材料.

图4 培养10天后双层支架的荧光图片[60]

另外，生物活性支架在向组织重建、修复部位递送生长因子、药物等方面具有重要作用，因此会被设计成对温度、pH、离子、氧化还原等不同微环境具有响应性的能够产生自修复、控制释放、形状记忆等智能性状的生物材料[65-66].

作为支架的关键特性在于材料能够与血液、组织液、免疫细胞等以及一些组织器官相互共存，以避免产生排斥反应.优良的支架可以避免器官移植的等待时间，还能降低移植的排斥反应和手术的高风险，选择具有良好生物相容性的材料来设计研究生物活性支架是一种切实可行的方法.明胶基水凝胶被用作生物活性支架的研究重点在于大幅降低材料的生物降解性，支架材料的寿命一般较长，在实现降解代谢的同时还要保证材料的实际使用时间，以确保新组织或器官的生成，避免二次手术.

5 骨组织修复与再生

由创伤或者疾病引起的骨缺损是一种常见又具有挑战性的临床医学问题，大于临界尺寸的骨缺损只会留下疤痕而不能再生，通过骨替代物可以填补骨组织因缺损造成的空隙，人工移植能够促进骨组织的再生，克服自身骨移植供体有限、移植感染和免疫排斥等缺点[67-68].将聚合物、陶瓷以及其复合材料作为替代物用于填补骨缺损，并把骨传导材料与骨诱导成分相结合来增强成骨性能将是一种更有效的生物材料系统.

胶原是骨组织的一种重要成分，而明胶作为胶原纤维的水解产物是骨替代物理想的选材之一，其具有优良的细胞粘附性、生物降解性、降解物无毒性、无免疫原性等优点[69-70]，然而其快速的降解速度将使其在体内短时间被代谢清除，若将明胶与降解缓慢的其他材料相结合则会有更好的应用.纤维素、壳聚糖、乙烯基化合物、透明质酸等通常被用于交联明胶以产生较强的机械性能、较低的降解速率，以及包载一定的功能药物来促骨组织增生，具有很好的应用[71-74].

Sukul等[71]利用冻干法制备了明胶-纤维素纳米纤维-β磷酸三钙水凝胶支架，通过负载具有骨诱导作用的辛伐他丁以增强骨再生.在长达30天的过程中，辛伐他丁始终以最初的浓度不断从水凝胶支架中释放，他们将该生物支架植入颅盖骨缺损的小鼠体内4-8周，通过CT和组织分析表明缺陷区域具有大范围的骨增生形成.二氧化钛纳米微粒与羟基磷灰石晶体具有相似的排列量级，可以用于调节细胞粘附、扩散和分化，Guo等[75]将TiO2纳米微粒负载于明胶/壳聚糖水凝胶基质，以实现控制骨折部位的愈合和护理，细胞活力实验表明该材料对造骨细胞没有毒性，并且培养5天后细胞固定效果良好，与明胶/水凝胶相比，含有TiO2的水凝胶对细胞存活和扩散有增强作用.Ou等[76]创建了一种结合抗菌和免疫调节活性的增强骨再生体系(如图5所示)，主要是构建了以纳米银/埃洛石纳米管/明胶甲基丙烯酸酯的杂化水凝胶，通过研究其在体内外的骨免疫调节和抗菌性能，该材料对人体的牙周韧带干细胞和巨噬细胞有良好的生物相容性，并且能够调节巨噬细胞分泌的炎症因子，增强牙周韧带干细胞的成骨分化，是一种非常有潜力的成骨再生生物材料.Sarem等[77]用乙基赖氨酸二异氰酸酯交联明胶制备了具有3D结构的水凝胶支架，研究了支架力学性能和降解对人体软骨细胞基质沉积的影响，该研究阐明了直接环境(体内与体外)如何显著影响细胞负载生物材料的结果.Huang等[78]通过紫外交联制备了甲基丙烯酰基明胶水凝胶(GelMA)，通过负载Kartogenin后用于肌腱撕裂的修复，与骨髓刺激技术相比，负载Kartogenin的GelMA水凝胶支架通过促进纤维软骨的形成和增加机械性能从而改善了肌腱的愈合.

图5 纳米银/埃洛石纳米管/明胶甲基丙烯酸酯杂化水凝胶的制备、骨免疫调节和抗菌性能示意图[76]

尽管在骨组织再生这方面的研究已经取得了许多研究成果，然而能够用于临床应用的研究成果还较少，大量的工作停滞在体外细胞的培养和研究，因此还需大量的工作进一步研究材料在体内组织的性能，以实现在临床应用.

6 3D打印生物材料

对于不同的疾病选择合适的方法来治疗是非常重要的，目前已发展了大量新的药剂和治疗技术.3D打印在医学应用和细胞培养领域日渐备受欢迎，是计算机设计的逐层沉积结构，可以通过控制多种生物材料的分布精确地控制大型复杂生物组分的制造，能够很好的解决移植器官来源有限的问题[79].3D打印已经用于生物打印来构建负载有活细胞、生物材料、活性分子等的三维基质，并保护封装的复合物[80].在组织工程领域，水凝胶良好的生物相容性、高含水率以及能够为细胞提供粘附、生长、增殖的微环境，是优良的生物墨水材料[81-82].明胶、海藻酸、壳聚糖等材料因良好的生物性能而被广泛用作三维生物打印的生物墨水材料，目前已有许多关于明胶水凝胶生物墨水的研究[83-85].

Alonso等[86]设计了一种聚乙烯醇明胶水凝胶，并用Ag、TiO2、Na2Ti6O13和磷酸三钙赋予水凝胶生物活性、抗菌性等性能，将该材料作为3D生物打印材料研究了其机械性能、溶胀性、微观形态、细胞毒性等，是一种可适用挤压的3D打印水凝胶.Kuo等[87]发现通过调节明胶和海藻酸的组分浓度和聚合程度得到的杂化基质可作为3D打印材料，他们通过调节明胶和海藻酸的比例(G/A为1∶2、1∶1和2∶1)以及材料的固含量(3%、5%和7%)，研究发现当杂化水凝胶固含量7%、G/A比为1∶2时具有最高的硬度和粘合性，该材料具有作为3D打印材料以封装和传递酶、维生素、抗氧化剂等的潜能.Nosrati等通[88]过两步法制备了可用于生物打印的具有三维结构的氧化石墨烯/羟基磷灰石/明胶水凝胶支架，结构表征表明羟基磷灰石和石墨烯/羟基磷灰石粉末的加入使得所制备的支架具有更小的孔隙和更高的尺寸精度，力学性能表明加入0.3 gr的羟基磷灰石能提高支架的力学性能，这项研究的结果可以促进这种复合材料在骨科方面有良好的应用.Ko等[89]制备了一种可以提高弹性模量的纤维增强型明胶-甲基丙烯酸酯水凝胶生物墨水，利用乳酸-乙醇酸共聚物纳米纤维片段作为人造细胞外基质来创建特定软组织，通过细胞培养实验，该可生物打印的水凝胶与对照组相比有明显的细胞增殖.Giuseppe等[90]通过研究9种配方的海藻酸-明胶水凝胶材料的打印性和打印精度、压缩行为和随时间的变化以及在生物印刷构建中封装的间充质干细胞的生存能力，结果表明在3D打印过程中该类材料有非常优异的性能特征.由于软骨是人体中为数不多的不带血管的组织之一，机体修复软骨缺损的能力非常有限.Schwarz等[91]以海藻酸二醛(ADA)和明胶(GEL)为材料，制备了用于软骨组织工程三维打印的氧化海藻酸-明胶网状结构的水凝胶体系，酶交联和离子交联技术用于确保3D打印结构的长期稳定性，并在3D打印之前将人类的鼻中隔软骨细胞嵌入水凝胶中，通过研究细胞活性、增殖、新陈代谢，证明该方法是一种有潜力的用于人软骨细胞3D培养的组织工程方法.

3D生物打印技术已经成为一种成熟的具有高灵活性和多功能性的精确细胞定位方法，该技术通过设计先进智能的生物墨水和合适的聚合技术，将细胞和活性药物、生长因子等整合到支架中，可以重建精密复杂的人工组织，是组织再生不可缺少的一项技术，使再现人体组织的独特特征和一体化制造过程成为可能[92-94].与传统的添加剂制造技术相比，生物印刷过程受到细胞处理在材料和方法方面的限制，3D打印生物材料除了适用于3D打印机外，还要具备对生物组织的相容性、功能性和机械性等.因此，该研究领域的主要焦点是成功的制备相应具有特殊性能要求的生物墨水.

7 展望

随着科学技术的不断发展，性能优良的生物材料已取得许多丰硕的研究，将明胶作为生物活性材料制备的水凝胶材料在生物医学领域具有突出的生物学特性，是生物材料发展的重要方向.然而明胶材料本身的特点(包括优点和缺点)，无法单独满足任何一种生物材料的性能特征，还需要根据具体的应用要求结合其他材料来进行改性.针对明胶基水凝胶在复杂的生物医学和组织工程领域的应用现状，还有更多的方向和领域需要努力开拓，具体提出以下几点：

(1)通过医学手段愈合受到一定创伤或缺失的不同部位的人体组织器官时，所选用的材料均具有一定的特殊性，针对不同性状的具体组织应该设计适于该部位更具智能(温度、pH、离子等特殊敏感或自修复、形状记忆等)的明胶基水凝胶，以满足生长因子、药物、细胞等的定点、长期释放或活力增殖，从而增加疗效、促进创伤组织快速愈合；

(2)明胶作为生物水凝胶的原料之一，势必要保证水凝胶材料对血液、器官、免疫细胞等的相容性，在提高材料机械性能、柔韧性等的同时，要考虑代谢时间、代谢产物对机体的影响，以免产生不良反应；

(3)在选用明胶交联剂材料时，应尽可能应用生物相容性好、力学性能优异、具有特殊功效等的生物材料，从而使明胶基水凝胶材料具有优异生物特性的同时赋予其独特的医疗、护理等性能；

(4)明胶基水凝胶作为生物材料在体外细胞培养的应用研究已有许多成果，但将其作为药物或器官代替物的研究在临床应用中的研究相对甚少，需要该类材料在生物体内有更进一步更深入的研究，争取将其优良的生物学特性能够实际应用，从而造福人类.