水凝胶的改性是水凝胶在多方面获得应用的前提条件。水凝胶通过改性在药物缓释、物质分离、器官移植、组织培养、酶的固定以及免疫分析等方面具有许多优异的性能，在生物医学领域具有诱人的应用前景。东南大学生物科学与医学工程学院郭振超等人对此做出了详细的分析，研究发表在汉斯《材料化学前沿》2014年4月的期刊上。

伤口敷料及人工器官。高吸水凝胶又称高吸水树脂，能吸收自身重量10~5000倍的水、盐水、氨、尿液和血液。PVA水凝胶可吸收大量渗液而不与伤口粘连，不易感染。在人工关节、人造肌肉、人工玻璃体、人工角膜、虹膜等方面也有应用。

组织细胞培养。经过改性的PEG水凝胶中共价结合血管内皮生长因子(VEGF)，提高生物支架材料上的种子细胞的初始种植效率；加入转化生长因子(TGF-β1)可促进细胞外基质(ECM)的产生。短肽精氨酸–甘氨酸–天冬氨酸(RGD)增强了细胞间和细胞材料间的黏附。异丙基丙烯酰胺(PNIPA)凝胶可成功进行软骨、皮肤、角膜、肝脏方面的体内外移植研究。

分子检测与分离。凝胶因可根据分离物质设计凝胶的交联密度或单体结构，用于蛋白质、酶、抗原和抗体的分离，和常规方法相比，该法快速、灵敏、准确。

智能材料与生物传感。智能型水凝胶对环境的细微变化或刺激能做出及时响应。受关注的形状记忆材料，用PVA水凝胶可以制得。通过采用液晶蛋白分析法，检测浓度低的免疫球蛋白G(IgG)、牛血清蛋白(BSA)和异硫氰酸荧光素(FITC)等。

药物缓释载体及微胶囊。脂质体的半径在10nm~100nm之间，药物被包裹在这些结构中的内水相和双层结构之间的疏水域中，通过修饰在脂质体表面安装识别物质如抗体来识别病源细胞的结构。将PVA水凝胶作为药物载体，与小分子药物以结合健的形式相联，或者将凝胶做成微胶囊，将小分子药物包埋，使药物释放时间得到较大的延长，减少了药物的用量。