水凝胶组的主要研究方向包括环境响应与生物活性可注射水凝胶的合成、水凝胶局部抗肿瘤免疫联合治疗系统的构建、细胞3D培养仿生支架材料的制备、水凝胶组织粘合剂的开发、胃肠道响应性微凝胶口服多肽/蛋白载体的合成等。
首先是从氨基酸、单糖、多糖等天然分子出发，通过高分子化学合成、可控分子间交联、自组装等方法，设计制备基于聚氨基酸（或聚肽）及其含糖衍生物或复合物的可降解仿生高分子材料。进一步通过在溶解/分散于水溶液中的高分子链或自组装颗粒之间形成物理或共价交联网络，获得原位成型（或可注射）水凝胶材料。通过在水凝胶高分子网络中键合生物活性分子（如活性多肽、糖分子、蛋白等），赋予凝胶材料生物活性，为实现细胞行为调控构建仿生基质材料。另一方面，通过在水凝胶网络中结合或负载环境响应性单元（包括温度、pH、氧化还原反应、糖等响应单元），制备环境响应性水凝胶材料，赋予材料在特定生理环境中的智能特性（如病灶微环境响应性降解、药物释放等）。
在水凝胶的生物医学应用方面：（1）生物活性水凝胶的设计与制备：生物相容、生物活性高分子材料（如聚氨基酸、蛋白、多糖等）为基础，通过物理交联、无毒共价交联或3D生物打印等技术，制备生物活性水凝胶。将其作为细胞3D培养支架材料，通过水凝胶-细胞相互作用调控细胞增殖、黏附、迁移、分化等行为，调控水凝胶与活体组织之间的黏附作用，为细胞高密度安全扩增（用于细胞治疗）、功能组织再生修复或仿生构建等领域开发新材料与新技术。（2）可注射水凝胶抗肿瘤药物缓释系统：以聚氨基酸水凝胶作为单种或多种抗肿瘤药物（化疗药物、免疫治疗药物、靶向药物、治疗性细胞等）持续释放载体，通过载药凝胶在肿瘤组织局部注射，实现对于肿瘤组织的局部、长效治疗，降低药物的全身毒副作用。尤其是，通过水凝胶同时缓释多种联合药物，实现肿瘤的免疫联合治疗，显著提高抗肿瘤疗效，为抑制肿瘤术后复发开发新方法与新制剂。（3）水凝胶组织黏合剂的制备：开发组织黏附性水凝胶制备新方法，通过将水凝胶注射至创伤部位，实现水凝胶对于组织伤口部位的快速、牢固黏合，在无需手术缝合的情况下，实现伤口自行快速闭合、止血，并促进伤口组织的再生和修复。
