可注射型水凝胶具有与天然细胞外基质类似的三维结构，在细胞培养、组织工程以及药物释放等领域受到了广泛的关注。水凝胶前驱体溶液通过物理或者化学交联的方式形成水凝胶，水凝胶胶材料及其交联方式应当具有良好的细胞相容性和生物相容性，同时材料应当具有一定的降解性能且降解产物生物相容性好。除此之外，根据实际应用需求的不同，往往需要对凝胶的物理化学性质进行修饰和调控，例如凝胶的生物活性、内部孔径大小、力学强度及降解速率等。通过对凝胶性质的调控，进而实现细胞的快速增殖和定向分化、损伤组织的修复以及药物的可控释放。更进一步的，生物体内的环境往往复杂多变，这就要求凝胶材料能够对变化的环境做出响应、动态的改变自身的性质，从而与生物体的需求如组织的再生、疾病的治疗等进程相吻合。　　本论文以聚氨基酸材料为基础，设计和制备了一系列具有良好生物相容性的可注射水凝胶，通过化学方法实现对凝胶的结构和性能的调控。通过化学键合的方式在水凝胶网络中引入了生物活性位点，促进了细胞的黏附和生长;通过引入动态的化学键，使凝胶的生物活性可以在细胞培养过程中动态调控，进而引导细胞的行为;通过在化学交联点中引入生物分子敏感的化学键，调控凝胶的降解速率，使体外三维培养的细胞能够高效收集;同时针对生物体内异常的信号分子，制备了响应性的水凝胶，探索了其在药物智能释放及细胞保护方面的应用。本论文的研究内容和主要结论如下:　　1)我们制备了聚（ε-甲基丙烯酰基-L-赖氨酸）(PLyMA)，并通过双键-巯基click反应实现氨基酸的聚合后修饰，拓展了功能化聚氨基酸的制备方法。采用四臂聚乙二醇(PEG)引发ε-甲基丙烯酰基-L-赖氨酸NCA开环聚合制备了具有不同聚合度的PEG-b-PLyMA，该聚合物水溶液通过光交联形成水凝胶，并在成凝胶的同时将带有巯基的RGD短肽引入到了凝胶网络中，实现了凝胶的生物功能化修饰。进行生物活性分子修饰后，可以明显促进细胞在凝胶表面的黏附，改善了凝胶与细胞之间的相互作用。　　(2)我们在PEG-聚L-谷氨酸侧链修饰酪胺，该聚合物可以通过酶交联的方式形成水凝胶。RGD短肽则通过二硫键键合到了聚L-谷氨酸的侧链，使得形成的水凝胶具有细胞黏附的活性位点。细胞在RGD修饰的凝胶表面表现出更好的铺展形貌，且在凝胶内部培养时的增殖速率要快于无RGD修饰的凝胶。由于二硫键是一种动态的化学键，在谷胱甘肽(GSH)的作用下，可以实现凝胶生物活性位点的键合和断裂的动态调控，因而在细胞培养的过程中，可以有效的引导细胞的行为。在组织再生的过程中，细胞外基质处于不断重建及动态变化的过程中，通过环境的改变来引导细胞的增殖、分化和迁移等行为。我们制备的这种生物活性可动态调控的水凝胶在研究组织再生的进程及促进组织的再生方面具有潜在的应用前景。　　3)水凝胶用于体外3D细胞培养，可以在短时间内获得大量细胞并保持细胞本来的特性，而大量增殖后的细胞如何从凝胶当中获取是一个必须要考虑问题。我们在聚L-谷氨酸的侧链通过二硫键键合了苯酚基团，该聚合物在酶催化条件下交联形成水凝胶。水凝胶的降解性能、机械强度以及内部孔径的大小可以通过外加GSH方便的进行调控。该水凝胶具有良好的细胞相容性，细胞在凝胶当中可以进行3D培养。用GSH处理，能促使水凝胶在较短的时间内崩解，从而可以使凝胶内的细胞释放出来并通过离心收集，释放出来的细胞能够保持其活性。体内降解实验表明，该水凝胶具有良好的生物相容性，并能对体内低浓度的GSH产生响应。该水凝胶物理化学性质易于调控，在体外3D细胞培养及组织工程领域具有潜在的应用价值。　　4)对生物体内疾病相关的信号分子敏感的水凝胶具有重要的实际应用价值。从与多种疾病相关的高浓度活性氧(ROS)微环境出发，我们设计并制备了PEG-聚L-甲硫氨酸两嵌段共聚物，其中L-甲硫氨酸是人体内一种重要的抗氧化剂。该聚合物水溶液在温度升高时能够形成水凝胶，形成的水凝胶具有氧化敏感性。凝胶的降解速率与ROS的浓度密切相关。将罗丹明6G作为一种模型药物担载到凝胶内部，其释放速率受到环境中ROS的调控。在氧化压力下，将凝胶与细胞共培养时，凝胶捕获ROS，可以显著提高细胞的存活率。ROS是和多种疾病相关的信号分子，将该凝胶用作局部药物释放的载体，能够根据局部ROS的浓度调控药物释放速率，实现“按需”释放;在细胞疗法及组织工程中，该凝胶可以保护细胞，提高移植细胞在氧化压力下的活性。　　通过本论文的研究，希望能够制备物理化学及生物学性质动态变化并能够精确调控的水凝胶，从而满足实际应用中的具体需求，拓宽水凝胶结构设计的思路。