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水凝胶生物支架由于含水量高、溶胀快、粘弹性可控以及良好的生物相容性等优势,在组织工程学领域中常被用于模拟细胞外基质（ECM）。目前,水凝胶的性能对间充质干细胞（MSC）分化的影响的研究人员仍主要停留在二维平面层次。并且未有研究提出利用同一基质材料体系,调节其结构性能。并且考察水凝胶机械强度对间充质干细胞分化行为的影响。基于此,本研究采用明胶作为水凝胶基体,通过修饰相应的官能团,构筑不同交联方式的明胶水凝胶。研究交联度对明胶水凝胶性能的影响,并得到不同模量的水凝胶,将其用于模拟生物体内组织微环境,在三维尺度下研究凝胶力学性能对骨髓来源间充质干细胞（BMSC）分化的影响。主要研究内容如下:（1）采用氨基化明胶（Gel-NH2）和醛基化普鲁兰多糖（P-CHO）,在37℃条件下构筑自修复Gel-NH2/P-CHO（G/P）水凝胶。通过调控G/P水凝胶的交联度,得到模量在1600～3650 Pa的G/P明胶水凝胶（G/P-1、G/P-2、G/P-3、G/P-4）。该凝胶具有快速溶胀、慢降解、良好的生物相容性以及自修复特性。将BMSC封装在不同模量的G/P凝胶中,模拟不同生物组织,诱导BMSC的成骨、脂、神经的分化。结果表明,储能模量分别为1618Pa、1790 Pa的G/P-1和G/P-2水凝胶在神经（CHAT、Nestin）基因表达量上有明显的上调,而储能模量分别为2040 Pa和3650 Pa的G/P-3、G/P-4水凝胶只在成脂（PPARγ、Sirt1）基因表达上明显上调,且其在成骨（BMP2、RUNX2）基因上没有表达。（2）采用甲基丙烯酸酐修饰的明胶（Gel MA）和甲基丙烯酸酐修饰的透明质酸（HAMA）构筑双组分水凝胶,并且采用酰基次膦酸锂（LAP）作为光引发剂。在405 nm的紫外光照下,通过控制两个组分的配比进而调控G/H水凝胶的交联度,得到模量在138～864 Pa的G/H明胶水凝胶（G/H-1、G/H-2、G/H-3、G/H-4、G/H-5）。该凝胶具有快速溶胀、慢降解、良好的生物相容性以及粘附性。将BMSC封装在不同模量的G/H凝胶中,模拟不同生物组织,诱导BMSC的成骨、脂、神经的分化。结果表明,G/H-1、G/H-2、G/H-3、G/H-4和G/H-5水凝胶只有在表达神经相关的CHAT和Nestin基因表达量上有明显的上调,而在成骨（BMP2、RUNX2）和成脂（PPARγ、Sirt1）基因上未发生表达。（3）通过将甲基丙烯酸酐以及具有抗菌特性的聚赖氨酸（EPL）引入明胶侧链,并与负载胰岛素的醛基封端的Pluronic@F127（F127-CHO）通过亚胺键进行交联,得到具有双交联网络的可注射和p H响应缓释胰岛素的G/F水凝胶,G/F水凝胶具有应用于不规则伤口的潜力。在细胞毒性试验中,小鼠成纤维细胞（NIH/3T3）细胞在G/F水凝胶中存活率都达到了80%以上。并且在细胞增殖实验中,NIH/3T3在与G/F水凝胶共孵育时具有非常明显的增殖效果。且该水凝胶的溶血率低至0.19%。G/F-2水凝胶通过协同带正电荷的EPL,表现出良好的抗菌能力,细菌存活率降低至21.86%。并且通过小鼠肝损伤模型也呈现出G/F水凝胶优异的止血能力。当Gel-EPL、F127-CHO体积比为8:2时,G/F-2对胰岛素的缓释时间可以达到10天,并且通过圆二色谱（CD）证明释放前后的胰岛素活性未发生失活现象。