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。

    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。