形狀記憶水凝膠的發展推進了水凝膠材料在現有應用中的新功能。例如，將水凝膠與生物活性分子相結合用于可控傳輸，可以擴散錨定至指定位置。在宏觀或微觀尺寸下形狀記憶水凝膠的空間定向運動可用于填充敏感化合物之后的密封，即在植入前使用體外形狀恢復。此外，在分子水平上，當形狀記憶水凝膠的臨時交聯斷開時，轉換網絡結構或形態可以使得藥物快速加載到指定位置。因此，隨著形狀恢復時交聯的解離，使得釋放速率增強，以及隨后重復施加刺激直至負載物耗盡。在一些情況下，用作臨時交聯的離子從水凝膠中釋放時可以獲得額外的有益生物效應。由丙烯腈，丙烯酸和交聯劑N,N'-雙(丙稀酰)胱胺制備得到離子敏感形狀記憶水凝膠，可以從平面形狀轉換成立體型。該水凝膠闡明了定位對人骨髓間充質干細胞(hMSCs)向成脂或成骨細胞擴散和分化的作用，這可能是由于微重力對細胞骨架組織的影響(圖7)。

圖7 形狀記憶水凝膠立方體及其hMSCs染色后的熒光顯微照片

形狀記憶水凝膠進一步在智能執行器技術領域的應用是未來的目標，如人工肌肉，軟體機器人或微型水中機器(圖8)。特別值得注意的是，由水凝膠制備的軟體機器人與基于剛性材料(如鋼)的傳統機器人相比，軟體機器人適合在自然環境中應用，避免對環境的機械破壞。為了實現形狀記憶水凝膠在這些領域的應用，需要對轉換動力學，產生的轉換力和轉換的可逆性進行進一步的探討和研究。

圖8 形狀記憶水凝膠未來應用的愿景

【總結】

該綜述說明了在疏水性形狀記憶聚合物中實現形狀變換的一些結構原理也可以應用于水凝膠。重要的是，可以通過使用相分離的低聚側鏈作為分子開關或使用具有多孔內部結構的水凝膠來解決諸如在轉換時保持樣品體積的難題。除了用于形狀記憶聚合物的經典刺激如熱刺激之外，水凝膠能夠使用其他的一些刺激，包括pH，光，離子和可以在富含水的聚合物網絡中擴散以與臨時交聯相互作用并誘導雙重或三重效應的其它組分。生物聚合物或雜化/多孔系統具備更復雜的結構，其中成形結構的定制是材料功能的關鍵。可以預期的是，諸如啟動切換過程的各種刺激的最新進展將被轉移到更復雜的系統，以便增強功能性并且滿足從醫學到智能技術致動器未來應用的需求。