水凝胶是一种高含水率的三维网状聚合物,其结构以及相关理化性质与生物体内组织具有很高的相似性,因而被广泛应用于生物医学工程和组织工程等领域。然而绝大多数传统的水凝胶在力学性能方面不太理想,往往不能满足组织工程中的各种需求,比如作为软骨或者肌腱的人工替代物。丝素蛋白是一种天然蛋白质,其提取于天然蚕丝,已被诸多已报道的结果证明具有良好的生物相容性,此外其特定的蛋白质结构使得它在某些外界条件下会发生β折叠构象转变,形成排列规整的结晶区,使其具有良好的机械性能。早在上个世纪丝素蛋白就已经被应用于手术缝合线。如今,越来越多的丝素蛋白衍生材料如丝素蛋白膜,丝素蛋白支架等正广泛用于生物医学领域。传统的水凝胶材料柔软但是强度较低,而丝素蛋白衍生材料坚硬但是脆性大,如果把丝素蛋白作为增强剂与传统水凝胶共同构筑双网络水凝胶,是否可以得到一种兼具两种材料优点的新型水凝胶?本文就此问题展开,制备了分别以磺酸甜菜碱两性离子(SBMA),甲基丙烯酸(MAA),甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA),甲基丙烯酰胺(Maa)为基体,丝素蛋白增强的双网络水凝胶,并对其拉伸,压缩,循环等机械性能,微观形貌,生物相容性等性质进行了分析表征,最终根据所得的结果对其微观结构及增强机制做出了合理分析与解释。本文具体工作如下:1.两性离子体系:以甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱两性离子(SBMA)为基体,通过改变聚合条件控制SBMA网络与丝素蛋白网络形成的时间,制备出了丝素蛋白高度均匀分布的双网络水凝胶。其拉伸与压缩强度,弹性模量以及应变能均达到了 SBMA单网络水凝胶的20倍以上,并且拥有了抵抗极端应力(>60 MPA)应变(>99%)而不破损的性能。甚至在有裂纹存在的情况下,断口处在高压下依然有抵御裂纹扩展的能力。该双网络水凝胶相比于传统双网络水凝胶有着更加优秀的恢复性能,在相当大范围的应变中能保持完全回复的特性。最后经过SEM照片结合之前的力学性能特点,对该双网络水凝胶可能的微观结构以及强化机理建立了模型,做出了合理解释。此外,该水凝胶也表现出了不错的抗蛋白质非特异性吸附性能。2.半两性离子半氢键体系:采用甲基丙烯酸(MAA)与SBMA共聚作为基体,丝素蛋白作为增强网络。同样采用了逐步聚合的制备方法,得到的双网络水凝胶较SBMA体系在强度上有了 10-50%的提升,弹性模量也有小幅提升。经分析甲基丙烯酸单体与SBMA单体活性相差太大,在自由基聚合中表现为竞聚率悬殊,导致在制得的双网络水凝胶组织均匀性不高,因此其在恢复性能上表现一般。3.强氢键体系:分别采用甲基丙酰胺(Maa),甲基丙烯酸羟乙酯为基体,同样采用逐步聚合的成型方法,得到的双网络水凝胶强度显著提高,较SBMA体系在强度上有了的大约三倍的提升,同时在弹性模量与应变能上也有了较大提升。这两种体系都是强氢键体系,因此其交联度相对较高,表现为超高压缩强度和弹性模量,然而水凝胶脆性显著增大,在拉伸强度和形变量上表现一般。