壳聚糖基水凝胶质地及可能功能与机体生物组织具有高度相似性,有望承载与支持体内细胞及组织再生,有望作为机体内生物医用功能高分子材料,现代生物化工技术对新型功能化水凝胶的研发能够有效应对与解决当前力学强度、动态自恢复需求等复合凝胶急待解决的实际问题。本课题研究联合应用多样各异理化优势桥连交联手段,采用协同效应理念设计,实践特征优异性能成胶因子模块与天然高分子集成方式,分别设计动态可控、静态稳定多桥联用网络构建策略和特征纳米粒子与天然多糖成胶基元集成构建策略,获得自愈合单/多桥连网络功能化水凝胶和光热纳米复合功能化水凝胶。本课题研究为特质功能化新结构复合生物多糖水凝胶制备提供新思路。主要研究内容如下:首先,以多位点化学分子修饰设计思想为指导,采用醚化-自由基聚合-酰胺化系列反应将多功能基团引入壳聚糖活性分子母体,实现羧基化、巯基化与环糊精取代获得新壳聚糖衍生化成胶基元:1)羧甲基壳聚糖（CMCS）分别经自由基聚合引入环糊精、酰胺化引入巯基获得成胶基元环糊精羧甲基壳聚糖（CD-CMCS）、巯基化羧甲基壳聚糖（Thiolated-CMCS）、巯基化环糊精羧甲基壳聚糖（Thiolated-CD-CMCS）;2)二茂铁引入聚丙烯酰胺获得成胶模块聚丙烯酰胺-二茂铁（APM-Fc）。其次,采用主客体相互作用桥连、二硫键桥连、分子间氢键桥连等动态可控、静态稳定多桥交联网络方式协同组装集成于水凝胶制备,获得力学性能优且能够自愈合恢复的单/多桥连网络水凝胶:1)CD-CMCS-PAM-Fc主客体单桥连水凝胶;2)Thiolated-CMCS-PAM-Fc二硫单桥连水凝胶;3)Thiolated-CD-CMCS-PAM-Fc自愈合多桥连网络水凝胶;另外利用磁性Fe3O4纳米颗粒组装思想设计光热功能化水凝胶,同步采用酰胺键与分子间氢键交联力协同增效水凝胶强度,获得CMCS-Fe3O4-AM光热纳米复合水凝胶。最后,采用FT-IR、~1H NMR、XRD、DSC、TG、SEM等表征解析确立成胶基元模块与凝胶结构,研究其交联模式、热降解及微观形貌特征,发现合成规律及网络构建新策略。采用自愈合、光热功能特质及基本性能比较分析研究方法获得目标水凝胶构效关系,发现交联方式与原料组成对水凝胶材料质构与靶向功能的影响,证实多桥连网络较单桥连水凝胶分子间交联度更加致密,且交联紧密程度与凝胶持水能力、力学强度呈现正相关,与降解速率呈负相关。另外,多桥连协同作用能够赋予Thiolated-CD-CMCS-PAM-Fc自愈合性,并增强其力学性能,弹性模量为1500 k Pa,动态力学性能可恢复至80%以上;我们还发现原料组成显著影响CMCS-Fe3O4-AM的标志性能,并证实Fe3O4纳米颗粒给予目标凝胶光热敏感特性（6 min,表面温度51℃）,光热温度与Fe3O4及红外辐射时长相关。本文构建各异成胶策略获得的多桥连/纳米复合智能可控特质功能化水凝胶实现了自愈合恢复、光热自敏感等优势性能,可作为机体内生物大分子医用材料,生物相容等实际应用特性有待后续深入研究。