水凝胶（Hydrogel），在医学界中也被称为软物料。它是以水为分散介质的凝胶，是一种高分子网络体系，质地柔软，能保持一定的形状，能吸收大量的水分。

或许以上的解释太过专业，通俗一点讲，在日常生活用品中，我们到处都可见水凝胶的身影，例如隐形眼镜、避孕套、一次性尿布、发胶，牙膏和植物水晶体等等。而在医疗应用方面，它可用于药物输送和干细胞治疗，例如：海藻酸钠水凝胶结合芦荟所制得的伤口敷料，可以保持伤口湿润，促使细胞再生。

之前，笔者在《“水凝胶”触摸板诞生：未来应用前景广阔》一文中曾经介绍过韩国首尔国立大学研发的由水凝胶制成的触摸板，同时也介绍了水凝胶在弹性和发光的压敏材料，以及智能伤口敷料方面的应用。由于水凝胶的生物相容性好、超级弹性可拉伸、成本较低，所以未来它有望广泛应用于可穿戴设备、人造假肢、人机交互、虚拟现实、医疗器材、机器人等新兴技术领域。

（图片来源于：Melanie Gonick/MIT）

可是传统的水凝胶主要是由合成聚合物，或包括动物胶原蛋白的生物提取物等材料制成，容易引起过敏反应，而以上两种材料均难以提供让细胞生长及发育所需的复杂生物环境。

创新

（图片来源：香港科技大学）

香港科技大学（HKUST）化学工程及生物工程学系助理教授孙飞领导的研究团队，研发出全新的全蛋白质感光智能水凝胶，将有助于开拓未来材料生物学和生物医疗方面的应用。

孙教授团队所发明的新型智能水凝胶，不单可盛载生物细胞及组织：包括干细胞等再生医学的重要组件，其感光特质也可控制细胞或药物分子在人体内释放的时间或方式。

此研究成果发表于2017年6月6日出版的学术期刊《美国国家科学院院刊》(PNAS)。

技术

（图片来源：香港科技大学）

为创造这种全新的水凝胶，孙教授的团队通过基因编码等手段，在室温下共价拼接感光体末端腺苷钴胺结合域（photoreceptor C-terminal adenosylcobalamin binding domain，CarHC）蛋白，从而创造出经基因改造的蛋白质组装成的分子网络。整个合成过程完全借助细菌培植方法，这一过程类似于发酵。

价值

（图片来源：香港科技大学）

这样制造出来的水凝胶，成份与人体组织相近，能将活细胞送入人体，并减低过敏或人体免疫排斥反应的风险。而作为药物载体，这种感光水凝胶在光照条件下，会迅速地由固态转变为液态，从而使得其携带的药物在人体内以受控的方式释放出来。该团队创造出的这种完全蛋白基水凝胶，代表了一种全新设计思路，它能设计出特性可精确调控的生物活性材料。

孙教授表示：

“智能水凝胶的需求日益增长，将刺激响应型蛋白质直接组装到水凝胶中，为未来材料生物学，甚至医学治疗，都提供了巨大的契机。理论上讲，在再生医学中，水凝胶可成为干细胞的一个有效载体，促进受损器官的修复，这意味着未来器官移植将不再是病患的唯一治疗方案。