一、前言

为了利于水凝胶的制造和提高及其有效载荷，可以将对某些刺激（如光、pH和温度）的敏感反应纳入水凝胶系统。这些刺激反应型凝胶可以提供更简单、更可调的凝胶合成方法，减少侵入性植入方法，以及稳定体内的材料动态。这一章将重点介绍水凝胶，当达到临界溶液温度时，水凝胶从它们的前体溶液状态转变为凝胶状态，称为“溶胶-凝胶转变”。这些通常被称为“热凝胶聚合物”，或者简称为“热凝胶”。

大多数自然产生的热凝胶，如琼脂糖或明胶，当它们从加热的溶液状态冷却到上临界温度（upper critical temperature）时就会变成凝胶状态。这是意料之中的，因为随着温度的降低，大多数凝胶分子排列更加有序。然而，一些天然衍生的热凝胶，如甲基纤维素或壳聚糖，以及许多应用于再生医学技术的合成热凝胶，在经过下临界温度（lower critical temperature）后，具有奇特的凝胶行为。这种行为可以在生物医学应用中得到利用：由于生理温度通常高于环境温度，在体外合成和处理过程中，下临界温度在生理温度和环境温度之间的聚合物呈液体状态，但一旦插入体内，就会在原位形成凝胶。这一点非常有利于可注射系统的开发，它可以减少药物传递和组织工程技术的在植入体内过程中的侵入损伤。到达上临界温度的凝胶也可以作为一种3D打印的材料。本章将讨论这些聚合物经历热诱导凝胶的机制，最常见的天然和合成热凝胶在生物医学的应用，这些热凝胶在注射给药和组织工程系统应用方面的最新进展以及它们在3D打印中的潜力。