從1960年首款水凝膠誕生,到如今成為多領域研究熱點,水凝膠憑藉獨特的三維網絡結構與親水特性,在全球範圍內引發持續關注。憑藉其高吸水性、生物相容性和環保特性,水凝膠在眾多領域的應用不斷深入,行業發展呈現出蓬勃態勢。
在生物醫用領域,水凝膠行業發揮著不可替代的重要作用。在組織工程方面,因其具有優異的仿生學性能,成為促進組織修復再生的關鍵材料。在軟骨修復中,水凝膠可構建軟骨微環境,有研究通過特殊方法製備的水凝膠,不僅生物相容性良好,還能有效促進骨髓間充質幹細胞的生長和遷移,推動骨缺損修復;還有基於特定交聯方法形成的雙網絡水凝膠,能顯著提高力學強度和自恢復性能,對促進軟骨組織形成意義重大。此外,在脊髓損傷修復與傷口癒合方面,不同類型的水凝膠也展現出獨特優勢,如促進脊髓再生的雙功能水凝膠,以及具備高組織相容性和抗菌性能的血小板仿生水凝膠。
在柔性傳感器領域,水凝膠憑藉高度可調控的吸水性和生物相容性,成為理想材料。將特定材料引入凝膠網絡製備的複合材料,具有優異的濕組織粘附性和抗疲勞特性,可用於動態監測人體健康。改良水凝膠基質材料,還能突破人體動態噪聲干擾,精準監測生理信號,展現出在人機互動和生物監測領域的巨大應用潛力。
在藥物遞送方面,水凝膠的特性使其在提升藥物靶向能力和利用度上效果顯著。基於 pH 敏感性的抗菌水凝膠藥物遞送系統,能在酸性條件下精準釋放藥物,提高細胞相容性;用水凝膠包裹 mRNA 疫苗載體,可提高穩定性,實現更有效的癌症免疫治療,具有廣闊的臨床應用前景。
除生物醫用領域外,水凝膠在眾多其他領域也得到廣泛應用。在農作物監測領域,水凝膠交聯特定材料形成的聚合物偶聯物,可用於轉基因作物監測,憑藉高親和力和 pH 敏感特性,降低監管難度與成本,同時為蛋白提取提供高效方法。
在重金屬吸附方面,水凝膠的高吸水性和可調控孔隙結構,使其成為處理重金屬污染物的有效材料。《2025-2030年全球及中國水凝膠行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出,通過對水凝膠結構進行調控強化並複合,製備出的吸附材料對鉛、鎳等重金屬的去除率超過 95%,可應用於土壤淨化和污水處理。
在玻璃製造領域,水凝膠因特殊組成具備獨特光學性質。將特定水凝膠前體溶液應用於玻璃表面,能增強熱發射率,減少照明和製冷設備的能量消耗,實現節能減排。
未來,水凝膠行業呈現出三大發展趨勢。一是材料環保化,隨著 「碳達峰」「碳中和」 目標的推進,在醫藥產品全生命周期內減少碳足跡的環保可持續性水凝膠將成為研發重點。同時,材料研發模式的變革也將加速水凝膠新材料的發現。二是功能集成化,隨著電子醫學和仿生工程發展,水凝膠將加強對生物信號的感應研究,優化製備工藝,應用於更多高端植入介入產品,推動再生醫學和醫療器械發展。三是應用廣泛化,交叉學科的發展將促使水凝膠在污水處理、海水淡化、食品質量檢測等更多領域深入應用,為環保產業和社會經濟生態平衡貢獻力量。
截至2021年,全球水凝膠收入約14.08億美元,其中個人護理占比超 84%,預計2028年將達19.41億美元,亞太地區已占據全球超70%的市場份額,中國更是消費主力。然而,我國生物醫藥領域的水凝膠產品多處於實驗室研究或臨床試驗階段,原創且進入臨床的產品較少。未來,水凝膠行業憑藉其獨特性能和多元應用,有望在更多領域創造價值。相關企業應把握機遇,加大科研投入,加強產學研合作,加速科研成果產業化,以在廣闊的市場中占據優勢,為醫療器械領域帶來新的發展契機。