听100遍反方向的钟不能回到过去，但PEG水凝胶可以！

为了形成水凝胶，PEG必须发生交联反应。现在PEG水凝胶的形成通常是通过共价交联具有反应链端的PEG高分子合成的。

具有活性反应末端的PEG高分子聚合物，如丙烯酸酯、烯丙醚、马来酰亚胺等（图2）很容易通过直接购得的试剂合成。

图2：不同PEG大分子的末端基团

形成水凝胶的交联机制取决于PEG高分子链末端的特性，通常采用的是自由基引发剂与反应性乙烯基链末端聚合的同时发生交联。例如，大分子单体的聚合可以使用通过氧化还原反应生成的自由基（比如过硫酸铵和TEMED）或光照产生的自由基（图3，λ=365 nM）来引发，随后通过丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯链末端基元反应来发生链增长。

图3：链式增长和阶梯式增长反应

混合模式聚合是在同一反应容器中发生的两种机制的结果；丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯基团可以形成混合模式网络。两种水凝胶形成机制均可用于包裹活体细胞，并且两种机制均可使肽、蛋白质或其他治疗药物发生反应性掺入。

水凝胶中最常用的降解机理就是水解，即一个水分子加入到聚合物骨架中，导致链断裂。酸酐、酯和酰胺都很容易水解，氢化物通常水解得太快，而酰胺类的若未经过催化则水解太慢，因此大多数水凝胶的水解降解都是利用酯键。为了获得具有生理相关时间维度上的可降解水凝胶，研究人员通常使用交酯或乙醛交酯段将具有可降解酯键的PEG功能化（图5）。

虽然酯键是可通过酶降解的，但大多数研究人员都会使用具有特异性序列的酶降解掺入水凝胶中的肽，而不是非特异性的酶降解酯和酰胺。

Hubbell团队率先通过Michael加成反应把丙烯酸酯、马来酰亚胺和乙烯基砜官能化的半胱氨酸肽，将基质金属蛋白酶（MMP）具有反应敏感型的连接键引入水凝胶（图6）。

与水解和酶降解相比，光降解允许更加精准的空间和时间控制降解和释放。虽然已有许多研究者报道了光聚合水凝胶和光功能化水凝胶，但关于生物相容性光降解水凝胶的报道很少。Kloxin和Kasko发表了由含PEG高分子形成的光可降解水凝胶网络（图7）；邻-硝基苄基（o-NB）连接基团的光降解行为具有良好的表现。

聚乙二醇是一种易制备、易改性的聚合物。它被广泛应用于水凝胶制造，包括作为组织培养的2D和3D支架。

聚乙二醇水凝胶易于引入可降解键——水解可降解凝胶允许持续的材料降解和/或治疗剂释放；酶降解凝胶的降解和释放是由细胞决定的；光致降解允许使用者对水凝胶的理化性质进行实时定制的外部操作。