水凝膠是以水為分散介質的凝膠。在水中能夠吸收大量的水分溶脹，并在溶脹后繼續保持其原有結構而不被溶解。具有網狀交聯結構的水溶性高分子中引入一部分疏水基團和親水殘基，親水殘基與水分子結合，將水分子連接在網狀內部，而疏水殘基遇水膨脹的交聯聚合物。
改性水凝膠是水凝膠在多方面獲得應用的前提條件。水凝膠通過改性在藥物緩釋、物質分離、器官移植、組織培養、酶的固定以及免疫分析等方面具有許多優異的性能，在生物醫學領域具有誘人的應用前景。水凝膠通過改性在藥物緩釋、物質分離、器官移植、組織培養、酶的固定以及免疫分析等方面具有許多優異的性能，在生物醫學領域具有誘人的應用前景。
組織細胞培養。經過改性的PEG水凝膠中共價結合血管內皮生長因子(VEGF)，提高生物支架材料上的種子細胞的初始種植效率；加入轉化生長因子(TGF-β1)可促進細胞外基質(ECM)的產生。短肽精氨酸–甘氨酸–天冬氨酸(RGD)增強了細胞間和細胞材料間的黏附。異丙基丙烯酰胺(PNIPA)凝膠可成功進行軟骨、皮膚、角膜、肝臟方面的體內外移植研究。
傷口敷料及人工器官。高吸水凝膠又稱高吸水樹脂，能吸收自身重量10~5000倍的水、鹽水、氨、尿液和血液。PVA水凝膠可吸收大量滲液而不與傷口粘連，不易感染。在人工關節、人造肌肉、人工玻璃體、人工角膜、虹膜等方面也有應用。
智能材料與生物傳感。智能型水凝膠對環境的細微變化或刺激能做出及時響應。受關注的形狀記憶材料，用PVA水凝膠可以制得。通過采用液晶蛋白分析法，檢測濃度低的免疫球蛋白G(IgG)、牛血清蛋白(BSA)和異硫氰酸熒光素(FITC)等。
藥物緩釋載體及微膠囊。脂質體的半徑在10nm~100nm之間，藥物被包裹在這些結構中的內水相和雙層結構之間的疏水域中，通過修飾在脂質體表面安裝識別物質如抗體來識別病源細胞的結構。將PVA水凝膠作為藥物載體，與小分子藥物以結合健的形式相聯，或者將凝膠做成微膠囊，將小分子藥物包埋，使藥物釋放時間得到較大的延長，減少了藥物的用量。
分子檢測與分離。凝膠因可根據分離物質設計凝膠的交聯密度或單體結構，用于蛋白質、酶、抗原和抗體的分離，和常規方法相比，該法快速、靈敏、準確。
