冷冻凝胶是一种具有相互贯穿微孔结构的软物质材料,可应用于多个领域,如细胞封装、蛋白和药物储存以及组织工程等。将具有环境刺激敏感行为的合成聚合物与天然高分子比如明胶、壳聚糖、胶原蛋白等相结合,可有效制备兼具智能行为以及优异生物相容性和可降解性的冷冻凝胶,在生物医药领域具有独特的优势和广阔的应用前景。本课题集合具有灵敏温度响应特征的树形烷氧醚单体和含有可促进细胞黏附基团的天然高分子明胶于一体,制备了一系列具有微米级孔径、温敏响应性、优异机械性能以及生物功能的多孔冷冻复合凝胶。分别采用旋转流变仪、扫描电子显微镜、共聚焦显微镜等详细研究了各类制备条件和参数对凝胶机械性能、微观形貌、温敏行为、溶胀度、可降解性和生物相容性的影响,并探索了其作为细胞培养基质方面的应用。进一步利用单向冷冻方法,制备了具有定向排列微孔结构的水凝胶,研究了不同单体组分、制备模具和烷氧醚单体分子结构对定向凝胶微观形貌和机械性能的影响。主要内容如下:1.非定向结构温敏树枝化聚合物/明胶复合冷冻凝胶1)将树枝化烷氧醚单体(G1)与改性明胶(GMA)在冷冻条件下经氧化还原自由基聚合交联,制备了一类具有温敏行为和微米级孔径结构的水凝胶。通过调节两种单体投料比、浓度、聚合温度等得到了一系列冷冻复合水凝胶。2)对凝胶的机械性能进行了研究,发现随着聚合物浓度以及GMA成分的增加,凝胶力学性能增强。对比冷冻条件和非冷冻条件形成的凝胶力学性能,前者远远优异于后者。3)该类凝胶显示出良好的溶胀性能,且随着G1占比增多,溶胀度逐渐增大。对凝胶的温敏响应行为进行了考察,发现G1含量越高,凝胶随温度的升高脱水率越高,体积收缩越明显。4)考察了不同条件下,包括聚合物浓度(4%、6%、10%)、单体组分以及成胶温度,制备的水凝胶微观形貌,发现随着聚合物浓度的增加,孔壁增厚,孔隙率下降,而G1占比增多,孔径分布范围变宽,孔壁变薄。5)在胶原蛋白酶存在情况下,研究了水凝胶的降解行为,发现相比于纯GMA凝胶,复合凝胶的降解速度明显延缓,证明G1在该凝胶体系中不仅提供了温敏基元,还增强了凝胶的稳定性。6)通过细胞毒性测试,证明了该类凝胶具有良好的生物相容性,且可用作细胞培养基质,细胞能够在其上进行黏附和增殖。2.定向结构温敏树枝化聚合物/明胶复合冷冻凝胶1)利用单向冷冻法制备了具有定向有序结构的水凝胶,通过改变G1和GMA二者的质量比例、凝胶模具、冷冻方法以及烷氧醚基元结构(树形与线形)等条件制备了一系列冷冻凝胶。分别采用共聚焦显微镜和扫描电子显微镜对它们在溶胀状态和干燥状态下的微观孔结构进行了观测。2)对定向冷冻凝胶的力学性能进行了表征分析,发现GMA含量增加时,储能模量和杨氏模量升高,树形烷氧醚聚合物水凝胶的力学性能优于线形烷氧醚聚合物水凝胶,而非定向凝胶的力学性能优于定向凝胶。