与合成高聚物相比，天然高分子材料如壳聚糖、透明质酸、海藻酸钠等具有良好的生物相容性和生物可降解性，更适宜用作水凝胶基质。脂质体是一种由脂质双分子层形成的球形囊泡，脂质体水凝胶给药系统不仅可发挥脂质体缓控释、刺激响应性释放药物的特点，而且水凝胶屏障可提高脂质体的稳定性，药物可通过口服、注射、局部透皮等多种给药途径进入体内发挥药效，广泛用于药物传递系统和组织工程。

壳聚糖(chitosan)是甲壳素部分脱乙酰化的产物，由D-葡糖胺(脱乙酰单元)和N-乙酰基-D-葡糖胺(乙酰基单元)通过β-1，4 糖苷键连接随机排列组成，是一种带正电的碱性线性多糖。由于其良好的生物相容性、无毒性、生物可降解性以及生物黏附性等性质，壳聚糖已被广泛用于生物医药农业食品等行业和微球、水凝胶、纳米粒、胶束等药物传递系统中。

透明质酸(hyaluronic acid，HA)是一种天然酸性黏多糖，其糖链是由N-乙酰-D-葡糖胺和D-葡萄糖醛酸反复交替连接组成，呈线性结构。HA 在包括蛋白质转运、调节体内水平衡、润滑关节、受损伤口修复、抗感染等多种生理生化过程中发挥重要作用。由于其良好的生物相容性和生物可降解性，透明质酸在药物传递系统、眼用制剂、皮肤创伤修复愈合、骨关节组织工程等生物医药领域有着广泛的应用，尤其是在药物传递系统中，透明质酸可被化学修饰、或与其他辅料相结合制备成水凝胶、微球、纳米粒、聚合物胶束等新型药物载体，具有广阔的应用前景。

海藻酸盐(sodium alginate)是一种阴离子型线性高分子多糖，由β-D-甘露糖醛酸和α-L-古洛糖醛酸残基通过β-1，4 糖苷键连接组成。海藻酸盐具有pH 敏感性和生物黏附性，在水溶液中温和条件下可与Ca2+ 发生离子化交联，形成水凝胶。海藻酸钠在医药领域有广泛的应用，如伤口敷料、止血剂、药物载体材料等，在制剂中还可用作崩解剂、黏合剂、缓控释辅料等。

葡聚糖(dextran)又称为右旋糖苷，是一种具有多分支的中性多糖，且支链长度各不相同，主链由葡萄糖分子通过α-1，6-糖苷键组成，支链与主链间通过α-1，2、α-1，3 和α-1，4 糖苷键相连接。葡聚糖可由蔗糖溶液中培养的某些乳酸菌催化合成得到，其具有抗血栓形成、降低血液黏度的生理活性，常被用作血容量扩张剂代替血浆。葡聚糖水凝胶用作药物载体已被广泛研究，可加入乳酸、二异氰酸酯、多胺等，经化学交联制备得水凝胶，可用于小分子药物或生物大分子药物如蛋白质等的药物传递系统。