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水凝胶是一类能够溶胀、吸收并保留一定体积水或其他生物流液的轻度交联的亲水性聚合物,这类聚合物自身对外界刺激如溶剂、温度、pH值或磁场等有着敏感性响应,因而经常被称为智能材料,在生物、医药及组织工程领域具有潜在的应用前景。然而水凝胶的生物降解性和机械性能较差,限制了其在生物医用材料领域的应用。本文将粘土钠基蒙脱土(Na-MMT)和壳聚糖分子引入聚丙烯酰胺和聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶体系中,以改善水凝胶的可降解性能和机械性能。利用壳聚糖和顺丁烯二酸酐(马来酸酐)的酰化反应,合成了含有羧基、氨基和双键的水溶性N-马来酰化壳聚糖(N-malely chitosan, N-MACH)交联剂。在N-MACH与蒙脱土的交互作用下,以丙烯酰胺(Am)或N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)为单体,在蒸馏水中通过自由基聚合反应,合成系列可生物降解的复合水凝胶,研究了水凝胶的力学性能、溶胀动力学和降解性等。1、随Na-MMT含量由0 wt%增加到10 wt%(占单体质量的分数),N-MACH交联PAm/MMT复合水凝胶的拉伸强度随之先增加后减小,当Na-MMT用量为5 wt%时,复合水凝胶的拉伸强度达最大,少量Na-MMT的加入即可明显提高水凝胶的力学性能。2、干燥的PAm水凝胶和PAm/MMT复合水凝胶在25 oC的蒸馏水中具有快速的溶胀速率,随着MMT的添加PAm水凝胶的饱和溶胀度和溶胀速率均有所下降。3、N-马来酰化壳聚糖交联的PAm水凝胶有较大程度的降解,MMT的添加对PAm水凝胶的降解性能无显著影响。4、在N-MACH交联的PNIPAAm水凝胶中,加入一定量的Am可使其VPTT由31 oC增加到37 oC,接近人体温度,Na-MMT的添加和交联剂的用量均不显著影响P(NIPAAm-co-Am)水凝胶的VPTT值。5、在25 oC时,N-MACH交联的PNIPAAm、P(NIPAAm-co-Am)和温敏性水凝胶粘土复合材料在蒸馏水、模拟肠液PBS(pH = 7.4)和模拟胃液(SGF,pH = 1.2)中的饱和溶胀度基本上均大于15 g/g;且复合水凝胶在PBS溶液和模拟胃酸溶液中比PNIPAAm和P(NIPAAm-co-Am)水凝胶有着较大的溶胀度,MMT的添加可提高水凝胶的耐盐性能。6、N-MACH交联剂和Am的用量对PNIPAAm水凝胶的机械强度都有一定的影响;而N-MACH交联剂和Am含量一定时,随Na-MMT的含量由3 wt%增加到7 wt%(占单体质量的分数),其P(NIPAAm-co-Am)/MMT复合水凝胶的拉伸强度随之先增加后减小,而扯断伸长率均有较大的提高,少量Na-MMT的加入可明显提高水凝胶的力学性能。7、在25 oC时,N-MACH交联PNIPAAm、P(NIPAAm-co-Am)和温敏性水凝胶粘土复合材料在蒸馏水和模拟胃酸(pH = 1.2)缓冲溶液具有快速的溶胀速度,在300 min内溶胀达到平衡。P(NIPAAm-co-Am)、添加MMT的复合水凝胶和PNIPAAm的溶胀速率依次降低。8、N-MACH交联的水凝胶在45 oC的蒸馏水和模拟胃酸(pH = 1.2)缓冲溶液中可快速收缩失水发生退溶胀现象,而在模拟胃酸溶液中表现出更加良好的退溶胀性能。9、加入MMT可提高温敏性水凝胶PNIPAAm和P(NIPAAm-co-Am)的生物降解性。10、N-MACH交联PNIPAAm、P(NIPAAm-co-Am)和温敏性水凝胶粘土复合材料在100 oC以内的热稳定性均表现良好,P(NIPAAm-co-Am)和温敏性复合水凝胶较PNIPAAm玻璃化转变温度有不同程度的提高,说明Am和MMT成功引入到了PNIPAAm水凝胶内,并且MMT在水凝胶中可以均匀分散。