通过非共价键自组装形成的小分子水凝胶在细胞培养，酶的固定化，药物释放，组织工程等方面显示了很好的应用前景。通过控制外界条件的改变(温度，pH，离子强度，光，酶等)可以促发成胶因子从溶液到水凝胶的相变。在这些形成水凝胶的方法中，由于酶催化反应条件温和、高效、生物相容性好等优点已经在酶抑制剂筛选、生物矿化、抑制细菌和癌细胞生长、药物传输等方面得到了应用。　　 本论文第二章提出了降低成胶前体分子成胶浓度可以有效降低水凝胶毒性的概念。首次报道了具有最低成胶浓度的短肽分子Nap-GFFpY-OMe，我们发现1g该化合物可以包裹1升的水形成水凝胶。最后我们初步探索了所形成的水凝胶在细胞三维培养方面的应用；论文第三章主要研究了基于短肽的小分子水凝胶在酶催化作用下分子结构与成胶性能的关系。从Nap-GFFpY-OMe出发，我们分别研究了N端取代基团，萘环和苯丙氨酸之间甘氨酸的数量以及苯丙氨酸的数量等因素对成胶性能的影响，这是迄今为止首次对成胶因子结构与成胶性能的系统研究。最后在细胞水平上对它们的生物相容性进行了初步验证。发现了三种成胶因子的最低成胶浓度比它们的半数致死率还低，其中NapGGGFFpYOMe的细胞半数致死率比最低成胶浓度高12倍，这初步说明本研究的小分子水凝胶体系具有非常好的生物相容性，对它们以后在细胞培养，组织工程，再生医学等方面的应用提供了基本的前提。　　 本论文的第四章主要探索了小分子水凝胶在组织工程中的应用。把功能型蛋白质中起作用的功能区域连接在成胶因子上，从而模拟天然蛋白质的生物功能。我们利用胶原蛋白组成成分的特点，把胶原蛋白的重复三肽(Gly-X-Y)引入到成胶体系中。在成功得到一系列成胶因子后，对它们的二级结构，内部微观形貌等进行了表征，并证明它们能作为3T3细胞二维培养的良好基质。结合细胞外基质有许多糖类组成的特点，本论文首次尝试把糖类分子引入到小分子水凝胶体系，期望得到类似于细胞外基质功能的小分子水凝胶。在成功合成前体分子之后，对它们在细胞培养方面的应用进行了探索，我们发现基于糖-多肽的小分子水凝胶不仅能促进细胞生长，增殖，而且细胞形态也比较接近于天然的状态，并且该类水凝胶适合NIH3T3，HepG2，AD293，Hela细胞的二维培养。　　 本论文的第五章阐述了基于疏水药物水凝胶的设计、合成及应用。现有的药物载体都是通过物理包裹的方式来运输药物。本章首次提出疏水药物自己作为药物载体的概念。紫杉醇虽然具有非常好的疗效，但是由于其难溶性，辅助溶剂的毒性等限制了其应用。同时由于很多癌细胞表面高表达叶酸分子，并且叶酸属于一种维生素，具有良好的生物相容性。根据这些我们合理设计并且合成了靶向性的抗癌药物水凝胶体系。相比较高分子水凝胶和其它小分子水凝胶体系，该体系不仅提高紫杉醇的溶解性和包封率，而且还能缓慢释放药物。通过原子力显微镜发现该水凝胶的三维结构为50 nm左右的纳米球，并且用不同的缓冲液稀释后，该纳米球仍稳定存在。体外细胞实验证明该水凝胶的抗癌活性和紫杉醇几乎相当。该药物传输体系作为一种新型的药物传输系统，不仅适用于紫杉醇的传输，其它疏水性药物经过合理的设计都适合。并且该体系形成的水凝胶可以注射，因此该药物传输体系在癌症治疗和纳米医学领域有很大的应用前景。　　 本论文第六章研究了小分子水凝胶在蛋白质工程方面的应用。触变性的小分子水凝胶由于能很快的进行胶-溶液-胶的变化，因此在药物传输，细胞培养等方面有很好的应用前景。在蛋白质结构解析和活性蛋白质的保存和运输过程中，经常会遇到蛋白质降解的难题。至今还没有好的方法来解决这一难题。本章首次把小分子水凝胶应用在防止蛋白质降解方面，并且取得了很好的结果：不仅极大的提高蛋白质的稳定性，并且与对照组相比，室温放置的稳定性也较好。这不仅为研究蛋白质的生物学家提供了一种常温稳定保存蛋白质的简单方法，而且也为功能性的蛋白质运输到体内治疗疾病提供了一种理想的载体。