智能水凝胶是一种刺激响应性材料,在受到外部刺激,如光、温度、pH、湿度、力、氧化还原等时,其自身结构或者状态会发生较大变化,产生相应的响应信号,如溶胀率变化、力学性能变化、颜色变化、凝胶-溶胶变化等,在信息技术、生命科学和临床医学等领域具有很高的应用价值。近年来,聚集诱导发光(Aggregation induced emission,AIE)材料的研究从根本上克服了传统的聚集荧光淬灭(Aggregation caused quenching,ACQ)的难题,在荧光探针、有机发光二极管(OLED)和离子识别等领域具有广泛的应用前景。四苯基乙烯(Tetraphenylethylene,TPE)是典型的AIE分子,合成简单、易功能化,因而被广泛用于构筑各种具有AIE效应的功能材料。将TPE分子与智能水凝胶相结合,可用于构建各种刺激响应性的荧光器件,在外部刺激下,响应性变化通过荧光性能的变化得以体现。二硒键具有较低的键能,对光、射线、氧化-还原等刺激表现出多重响应性,近年来在生物医用材料、自愈合材料、光电材料等领域表现出很大的应用前景。将二硒键与水凝胶相结合,即可赋予水凝胶多重刺激响应性,在智能材料领域具有较大的研究价值。本文结合TPE分子的AIE效应和二硒键的刺激响应性,设计并合成了几种刺激响应性水凝胶,具体的研究内容如下:(1)基于二硒醚的氧化-还原响应性AIE聚合物凝胶荧光探针的合成及其性能研究。首先合成了含有四苯基乙烯的丙烯酸酯衍生物即4-(1,2,2-三苯乙烯基)苯基丙烯酸甲酯(TPE-a),并通过甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)开环γ-硒代丁内酯(y-SBL)制备了二硒醚交联剂(HEMA-Se)2。随后,利用丙烯酸(AA)与TPE-a和(HEMA-Se)2共聚,成功制备了二硒醚交联的含TPE分子的聚丙烯酸凝胶。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)对所得到的聚合物凝胶进行了结构表征。研究了不同交联密度和TPE含量的聚合物凝胶在不同氧化/还原剂浓度条件下的响应行为。对比分析发现,聚合物凝胶的交联密度越低,对氧化/还原剂的检出限度越低;当检测同一浓度的氧化/还原剂时,TPE含量越高,溶液中的荧光强度越强。此外,聚合物凝胶可以用作具有可视化释放效果的载体材料。体外释放实验表明,溶液中的荧光强度随负载的DOX释放而显著增强,该体系具备可视化的药物缓释过程。最后,通过细胞毒性实验研究了聚合物凝胶的生物相容性,与其他含硒聚合物相比,本工作制备的聚合物凝胶材料显示出较低的细胞毒性。(2)力学响应性AIE聚合物凝胶的合成及其性能研究。选用聚乙二醇二丙烯酸酯(Mw=1000)为交联剂,通过TPE-a与丙烯酸的共聚,设计并合成了含有TPE基团的聚丙烯酸凝胶。通过流变学测试证明了聚合物凝胶的成功制备,利用荧光分光光度计对其不同条件下的荧光性能进行了研究。结果显示,由于TPE分子的聚集诱导发光特性,干凝胶表现出很强的荧光发射;凝胶溶胀后,TPE分子聚集程度变小,水凝胶荧光强度大幅降低,且一定程度上荧光强度随溶胀率增加而降低。进一步以未溶胀的干凝胶为研究对象,初步研究了聚合物凝胶的力学响应行为,结果显示对凝胶施加一定的压力,TPE分子聚集状态发生改变,凝胶的荧光强度也相应发生改变。释放压力后,荧光性能得以恢复。(3)基于二硒醚的明胶复合水凝胶的合成及其性能研究。通过在明胶溶液中引发丙烯酸氨基乙酯(AEAA)聚合,制备了半互穿网络水凝胶。随后,利用该体系中侧链氨基与γ-硒代丁内酯的开环反应以及随后的硒醇氧化反应,合成了具有物理、化学双交联网络的明胶复合水凝胶。改变交联密度、明胶含量、单体组成、交联剂种类等合成了具有不同结构的复合水凝胶,通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对其进行了结构表征,通过流变学测试对其进行了力学性能的表征。引入明胶后,复合水凝胶的储能模量(G’)和损耗模量(G")显著增加,且随明胶含量增加,储能模量(G’)也随之增加。结合仿生双层结构模型,以两层结构间溶胀的各向异性为自驱动机理,通过模具成型的方法,制备了仿生双层智能水凝胶,在一定刺激条件下,如不同pH环境、紫外光辐射等,双层凝胶会发生不同方向、不同程度的弯曲,在仿生智能材料领域具有较大的潜在应用前景。