普通水凝胶多为单一聚合物,功能单一,极大的限制了水凝胶的应用。智能水凝胶即多功能水凝胶,在生物医学领域有广泛的应用。随着研究的发展,对智能水凝胶的外部形状和内部结构的定制需求逐渐增加。然而定制智能水凝胶具有较高的难度,限制了智能水凝胶的应用。3D打印技术是通过计算机控制,依据3D模型,使用3D打印机将材料层层打印,逐层添加的3D模型制造技术。3D打印技术不仅可以定制水凝胶的外部形状,还能设计水凝胶的内部结构。本研究提出了3D打印的方法制作智能水凝胶,并将水凝胶应用于药物递送。具体研究内容如下:1.3D打印形状记忆水凝胶及其用于药物递送的研究具有形状记忆行为和内部网格结构的水凝胶在组织工程、医疗器械和药物输送等领域具有广泛的应用。然而,制造这种水凝胶已经被证明是非常困难的。本研究提出了一种使用3D打印技术,通过混合海藻酸钠与F127DA来制造具有内部结构的形状记忆水凝胶(SMHs)。SMHs由双重网络结构组成。一种是由F127DA光交联形成的稳定网络;另一种是由钙离子与海藻酸钠交联形成的可逆网络。在碳酸钠溶液中去除钙离子后,10 min内SMHs恢复率约为98.15%,形状记忆周期前后弹性模量基本保持不变。在体外药物释放实验中,与传统载药水凝胶相比,SMHs药物释放速度更快。在细胞毒性实验中,3T3成纤维细胞的存活率高,显示其优异的生物相容性。因此,SMHs在药物载体和组织工程支架领域中具有巨大的应用前景。2.3D打印自驱动水凝胶及其用于药物递送的研究可定制形状的自驱动水凝胶,在驱动器、药物递送及医疗器械等领域有广阔的应用前景。然而,制造这种可定制形状的自驱动水凝胶,现有的方法是相对困难的。基于前面研究的基础,本研究提出了一种使用3D打印技术,分别利用海藻酸钠与F127DA来制造双层自驱动凝胶。F127DA光交联形成凝胶,在酸性溶液中溶胀;海藻酸钠与钙离子交联形成凝胶,在酸性溶液中不发生溶胀。不同的溶胀性质使凝胶内部产生不同的内应力,从而驱动凝胶发生形变。10 min内凝胶发生明显的驱动形变现象。不同凝胶层的载药,表现出不同的释药性质。在细胞毒性实验中,3T3成纤维细胞的存活率高,显示其优异的生物相容性。因此,3D打印自驱动水凝胶在药物载体和组织工程支架领域具有巨大的应用前景。