人工血管是修复和替代病变血管的假体,大口径的人工血管产品已成功应用临床,小口径的人工血管尚处于研究阶段。水凝胶应用于生物材料领域已有多年,但是作为人工血管材料的研究较少。一方面,水凝胶的力学性能有待提高。另一方面,水凝胶在湿态环境下会发生体积溶胀,因此用于人工血管材料会导致管腔减小,容易诱发血栓。本课题以海藻酸钠和丙烯酰胺为原材料,将物理交联和化学交联相结合,制备了一系列水凝胶。分析了海藻酸钠质量分数和CaCl2质量分数分别对水凝胶溶胀率及力学性能的影响。在优先降低溶胀率,再提高力学性能的前提下,最终筛选出海藻酸钠质量分数为2.3%,CaCl2质量分数为0.42%的水凝胶材料作为优选材料。然后,自主设计了管道器官浇注模具,探索了涤纶单丝编织管的制备,分别获得了海藻酸钠-聚丙烯酰胺水凝胶管道和增强管道,并对其性能进行了表征。最后,评价了这种高弹低溶胀海藻酸钠-聚丙烯酰胺水凝胶血管材料的生物相容性,包括细胞活性和溶血率。根据海藻酸钠-聚丙烯酰胺水凝胶制备方案,得到的9个不同参数的试样呈淡黄色透明胶体状,在外观上无明显差异;手感柔软,弹性较好,有韧性;SEM结果表明:海藻酸钠-聚丙烯酰胺水凝胶截面为多孔结构,孔径较均匀,孔径主要分布在40~60μm;溶胀率结果表明:9个试样均在12h内达到溶胀平衡;在优先考虑降低溶胀率的前提下,选择水凝胶制备参数为海藻酸钠质量分数为2.3%,CaCl2质量分数为0.42%即5#水凝胶试样,作为之后的研究对象。通过模具设计,浇注水凝胶溶液制备海藻酸钠-聚丙烯酰胺水凝胶血管材料。研究发现,编织角为55±0.5°的涤纶单丝编织管,其管径缩小率为17.60±0.82%,与5#水凝胶管道最为接近;5#水凝胶血管材料溶胀率接近于100%,内直径随时间延长,几乎保持不变;力学性能测试结果发现:5#水凝胶增强管道最大压缩应力为351.05kPa,压缩弹性回复率为95.22±0.66%;其轴向拉伸至50%时,应力为200.54kPa,高于猪颈动脉(185kPa),缝合线固位强力为8.35N,高于狗的股动脉(7.9N);5#水凝胶血管材料在理想压力下动态顺应性为3.54±0.27%/100mmHg,最接近于人体股动脉顺应性值(3.8-6.5%/100mmHg);由此可知,5#海藻酸钠-聚丙烯酰胺水凝胶血管材料可以作为高弹低溶胀水凝胶人工血管材料研究。对5#海藻酸钠-聚丙烯酰胺水凝胶血管材料生物相容性研究发现:水凝胶血管材料溶血率为0.38%,远远小于标准规定的5%,说明水凝胶的表面性能和人体血管差异较小,不会破坏红细胞;体外细胞毒性测试结果表明:酒精灭菌和伽马射线灭菌这两种方式下,海藻酸钠-聚丙烯酰胺水凝胶材料的细胞活性无明显差异;5#海藻酸钠-聚丙烯酰胺水凝胶材料细胞活性较低,说明材料的生物活性较差,需要进一步改进研究。