【摘 要】
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水凝胶是一种三维的聚合物网络,能在水中膨胀而不溶解,具有一定的力学强度的同时兼具变形性和柔软性,生物相容性好,因此,在伤口敷料、药物载体、软体机器人、组织工程等领域有广泛的应用。聚乙二醇（PEG）水凝胶是合成水凝胶的一种,它的分子量范围很广,无细胞毒性,免疫原性低,在生物材料领域有很好的应用前景。化学反应交联法是制备PEG水凝胶的常用方法之一,该方法制备的PEG水凝胶具有结构稳定性好、操作简单、物
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水凝胶是一种三维的聚合物网络,能在水中膨胀而不溶解,具有一定的力学强度的同时兼具变形性和柔软性,生物相容性好,因此,在伤口敷料、药物载体、软体机器人、组织工程等领域有广泛的应用。聚乙二醇（PEG）水凝胶是合成水凝胶的一种,它的分子量范围很广,无细胞毒性,免疫原性低,在生物材料领域有很好的应用前景。化学反应交联法是制备PEG水凝胶的常用方法之一,该方法制备的PEG水凝胶具有结构稳定性好、操作简单、物理化学性质易调控等优点。本文利用N,N’-硫代羰基二咪唑（TCDI）与氨基能够快速反应生成聚硫脲的原理,制备了一类力学性能可调的PEG水凝胶。该水凝胶交联条件温和,凝胶均一性好,生物相容性好,同时能够方便地引入含有氨基官能团的多种功能化分子。本文中,我们通过引入不同的带氨基的功能化分子,以及与其他物理交联的水凝胶形成双网络结构等方式,对水凝胶的力学性能、自愈性、刺激响应性等性质进行了调控,探索了其在形状记忆水凝胶、水凝胶驱动器、三维细胞培养等方面的应用。主要包括以下三个方面的研究内容:1.以四臂氨基聚乙二醇（4arm-PEG-NH2）为原料,N,N’-硫代羰基二咪唑（TCDI）为交联剂,在37℃静置的条件下制备了PEG水凝胶。研究了不同的PEG含量和交联剂比例对PEG水凝胶的成胶性和吸水性能的影响。结果表明:PEG含量为20%,交联剂与PEG的摩尔比为2:1制备的PEG水凝胶稳定性和吸水性较好。2.对比了戊二醛（GA）和TCDI分别交联的PEG水凝胶的稳定性和细胞毒性,以及在水凝胶表面进行细胞培养时细胞的生长、增殖情况。结果表明:（1）在相同的PEG含量下,TCDI交联的PEG水凝胶稳定性更好,并且几乎没有细胞毒性,而戊二醛交联的PEG水凝胶有一定的细胞毒性。（2）在TCDI交联的PEG水凝胶表面进行细胞培养,可以得到细胞球。3.对PEG水凝胶进行功能化修饰。第一种方法是引入带氨基的功能化分子,如:不同碳链长度的烷基胺、含有还原响应性二硫键的胱胺以及间充质干细胞（MSCs）特异性适配体等,探索修饰之后的PEG水凝胶的力学性能、响应性和促进骨髓间充质干细胞（BMSCs）分化的情况;第二种方法是将PEG水凝胶与明胶、海藻酸钠等物理交联的水凝胶结合形成双网络结构,构建具有自愈性、响应性以及形状记忆功能的水凝胶。结果表明:（1）随着疏水烷基胺碳链长度和比例的增加,水凝胶的力学性能呈现一个先上升后下降的趋势;（2）引入胱胺后水凝胶具有氧化还原响应性和可降解性;（3）含有特异性适配体的水凝胶能够促进BMSCs向成骨细胞分化;（4）PEG-明胶双网络水凝胶具有自愈性和温度响应型形状记忆功能,PEG-海藻酸钠双网络水凝胶具有离子响应型形状记忆功能。
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