水凝胶是由物理或化学交联构成的三维（3D）聚合物网状结构的软、湿材料,能够保留大量的水且与自然的生物组织非常相似,常被用于药物输送、组织工程、细胞治疗等生物医用领域。但是,水凝胶的高含水量导致其机械性能较差,大大限制了其应用范围。因此,研究具有高强度高韧性的水凝胶已成为研究者们关注的重点。本文以明胶水凝胶为基础,利用金属离子与明胶分子链间的金属配位作用,将明胶水凝胶浸泡在金属离子溶液中,制备了不同离子交联的明胶水凝胶。明胶水凝胶的机械性能受金属离子种类、浸泡温度、浸泡时间以及溶液浓度的影响较大。其中,0.5 mol/LFe³⁺离子溶液浸泡后的明胶水凝胶在压缩应变为99%时的抗压强度可达到64.81 MPa,并在循环压缩过程中表现出良好的抗疲劳性。金属离子的引入还赋予了水凝胶一定的抗菌性能,金属交联的水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有良好的抗菌效果。在金属交联明胶水凝胶的基础上,结合双网络结构水凝胶的设计思路,制备了物理-化学双交联的明胶/（聚丙烯酰胺-丙烯酸）-Fe³⁺水凝胶。以物理交联的明胶（Gel）水凝胶作为第一重网络,丙烯酰胺（AM）和丙烯酸（AAc）的共聚物作为第二重网络,再经一定浓度的Fe³⁺离子溶液浸泡,向二重网络结构中引入金属配位的强物理相互作用,得到了高强韧、耐疲劳且具有良好自恢复能力的Gel/PAMAAc-Fe³⁺双网络水凝胶。用这种方法制得的Gel/PAMAAc-Fe³⁺水凝胶具有较高的抗压强度,在形变量为85%时的压缩强度可达到27.31 MPa,且在经历多次循环压缩变形后仍可以保持良好的机械性能和自恢复能力。此外,实验中利用响应曲面（RSM）分析法发现,Gel/PAMAAc-Fe³⁺水凝胶的溶胀行为高度依赖于Fe³⁺溶液的浓度和凝胶中丙烯酸含量,通过控制这些因素可以制备出具有可控溶胀性能的水凝胶。以聚乙二醇（PEG）和丙烯酰氯为原料合成了PEG的衍生物聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）,PEGDA水凝胶具有良好的生物相容性。在双网络水凝胶和金属配位作用的理论基础上,将柔性的PEGDA水凝胶与脆性的明胶水凝胶复合,并经铁离子溶液处理,制备了Gel/PEGDA-Fe³⁺水凝胶。为消除凝胶在铁离子溶液中的过度溶胀,进一步将其浸泡在硫酸铵溶液中,得到Gel/PEGDA-Fe³⁺/（NH₄）₂SO₄水凝胶。由于霍夫梅斯特（Hofmeister）效应导致的链缠结和疏水作用等,Gel/PEGDA-Fe³⁺/（NH₄）₂SO₄水凝胶的机械强度得到了大幅提升,且水凝胶的溶胀率也得到了很好的控制。