近年来,基于分层制造原理迅速发展起来的生物三维(3D)打印技术涉及生物学、干细胞科学、计算机和材料科学多个学科,为组织器官再生、临床修复治疗、器官移植等生物医学领域带来了新的研究思路与解决方案。目前生物墨水是制约生物三维打印技术快速发展最重要的一个因素,需要加快脚步进行研究。丝素蛋白作为一种重要的天然高分子生物材料,因其具有良好的生物相容性、可控的生物降解性、优异的机械性能以及充足的来源,近年来在生物医学领域成为了研究的热点。水凝胶,丝素蛋白的一种重要表现形式,因其剪切稀化的性能,较高的黏度和可凝胶等性质可作为天然的生物墨水应用于生物打印技术而备受关注。但是,天然丝素蛋白水凝胶形成过程缓慢,形成的水凝胶力学性能较差,材料结构易受破坏,如何提高丝素蛋白水凝胶材料的可打印性是生物三维打印技术的一个重要发展趋势。本论文基于再生丝素蛋白的凝胶化过程,研究了阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和金属阳离子对丝素蛋白凝胶化过程的影响,通过调控SDS的浓度、金属离子的种类和浓度、借助二者产生的协同效应实现对丝素蛋白凝胶时间、凝胶材料微观结构以及凝胶力学性能一定程度的控制,并探索了SDS和金属离子共同作用下丝素蛋白水凝胶的形成机理,为丝素蛋白材料应用于生物三维打印技术提供技术支持和理论指导,以期设计和制备理想的生物墨水材料从而促进生物打印技术的快速发展。本论文的主要研究结果如下:(1)通过阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)调控丝素蛋白凝胶化过程,并最终得到丝素/SDS水凝胶。考察丝素蛋白浓度和SDS浓度对丝素蛋白凝胶化过程的影响,研究结果表明SDS的加入可显著加快丝素蛋白形成水凝胶,当丝素浓度为5w/w%,SDS的浓度为50 g/L(5 w/v%)时,丝素形成凝胶所需时间最短。同传统乙醇诱导丝素水凝胶以及天然形成丝素凝胶相比,SDS引发的丝素凝胶内部多孔孔径均一,构成了交联网状多孔结构,并且SDS/丝素水凝胶机械性能显著增强;(2)加入一定浓度的钾离子可缩短丝素凝胶时间,钠离子对丝素凝胶时间影响微弱,而钙离子和镁离子会抑制丝素的凝胶过程,实验结果表明,通过SDS和金属离子的协同效应可在一定程度上实现对丝素凝胶时间的控制。此外,金属离子的加入会显著增大支架的多孔结构孔径,并不同程度的减弱丝素凝胶的机械性能。(3)初步探讨了SDS和金属离子参与下丝素蛋白水凝胶的形成机理,研究结果表明丝素快速凝胶化主要是由于疏水、静电作用以及表面张力的共同作用,增强丝素分子链之间的疏水缔合作用,使丝素蛋白二级结构由无规卷曲向β-折叠结构转变,促使丝素蛋白分子之间快速形成凝胶网络。