螺旋聚异腈多肽(Polyisocyanopeptides，PIC)是一种类似于细胞骨架的主要成分中间纤维的仿生水凝胶，其具有稳定的螺旋构象、良好的生物相容性和温度响应性。此外，PIC水凝胶在生物的硬度范围内展示出超强的力学响应能力——应力刚化性能，即随着外界应力的增加PIC水凝胶的机械强度增强。因此，近年来PIC水凝胶逐渐成为智能材料、临床医学和生物医用等领域的研究热点。本论文围绕复合仿生水凝胶的设计、制备、表征及其生物应用方面进行了研究。主要研究内容如下：
　　一、将具有优良光学性质的水溶性阳离子寡聚对苯撑乙烯衍生物(OP V)与三乙二醇功能化的、具有稳定螺旋构象的聚异腈多肽(PIC)优势互补进行非共价组装，构建具有良好机械性能和生物相容性的仿生聚合物复合组装体系(OPV-PIC)。利用动态光散射实验(DLS)、荧光光谱实验和流变学实验等对OPV-PIC组装体进行表征。PIC能够有效地促进OPV的光吸收能力和提高OPV的荧光发射强度。同时，OPV-PIC复合水凝胶依然表现出应力刚化的机械力学性能。当外界温度达到成胶温度(即18℃)以上时，利用PIC发生溶液-凝胶相转变形成具有三维多孔网络结构的仿生水凝胶的性质，可以在其成胶过程中将细胞封装到复合水凝胶中。这种水凝胶具备人工合成的聚合物胶体通常没有的与细胞骨架成分相似的应力刚化效应和细胞相容性，细胞能在三维仿生复合水凝胶OPV-PIC中存活、生长和增殖，因此实现了细胞在复合仿生水凝胶中的良好三维培养，模拟和控制了细胞生长的真实微环境，为探索真实环境中疾病的致病机理和采取有效的治疗方法提供研究基础。
　　二、探究了复合仿生水凝胶(OPV-PIC)的活性氧(Reactive oxygen species, ROS)的产生能力以及生物发光共振能量转移(Bioluminescence resonance energy transfer, BRET)的效率。被激活的OPV能够敏化周围环境中的氧气分子从而产生具有高活性的、可以有效地杀伤癌细胞和致病菌的ROS。将癌细胞封装到三维复合水凝胶(OPV-PIC)中模拟细胞发生癌变的真实情况。在无外界光源时，加入鲁米诺发光体系，利用BRET过程把被激发的鲁米诺的能量转移到与癌细胞静电结合的OPV分子上从而产生有细胞毒性的ROS来杀死癌细胞。此外，OPV-PIC中的BRET过程可有效地杀死治病菌，实现了在体内复杂生理条件下的三维抗肿瘤治疗以及高效的抗菌，克服了传统的光渗透限制。