电离辐射广泛应用于医学诊疗领域,测量电离辐射剂量能够提高放射治疗准确性和安全性,并且对放射场所的辐射防护提供指导意见。水凝胶材料由于其出色的组织等效性,是电离辐射剂量测量的优秀基质。本论文基于聚丙烯酰胺水凝胶,构建三种用于电离辐射剂量测量的剂量计,并对其物理化学性质以及电离辐射剂量测量性能进行了表征与分析。在第二章,我们利用氢键与正负电子相互作用,将丙烯酰胺(AAm)、丙烯酸(AAc)单体与阳离子聚电解质聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDADMAC)采用一锅法共聚合,制备了具有良好机械性能的水凝胶poly(AAm-co-AAc)/PDADMAC(或PAAD)。AAm单体浓度、正负离子对浓度以及正负离子对比例对PAAD水凝胶的机械性能与抗疲劳性能具有显著的影响。此外,该水凝胶材料可以紧密粘附于橡胶、塑料、玻璃、金属以及猪皮表面。在类似于人体皮肤的猪皮表面其粘附能可达6.26 ± 0.18 kPa。此外,细胞毒性测试表明该水凝胶具有良好的生物相容性。最终,我们通过将热释光剂量计(TLD)引入PAAD水凝胶,成功构建水凝胶-TLD复合剂量剂量计。该复合剂量计不仅保留了 TLD的剂量测量性能(不受剂量率和辐照角度影响),更重要的是能够实现在模拟人体皮肤表面大面积、多角度电离辐射剂量的多点测量。在第三章,我们利用反相乳液聚合法,将AAm与N-(3-氨基丙基)甲基丙烯酰胺(APMA)共聚,得到表面带氨基的聚丙烯酰胺纳米水凝胶poly(AAm-co-APMA)(或PAA),并将电离辐射敏感的氨基苯基荧光素(APF)偶连于PAA纳米水凝胶表面,最终构建荧光纳米丙烯酰胺水凝胶PAA/APF(或PAAA)剂量计,其粒径约为40 nm。电离辐射照射后,PAAA剂量计荧光光谱显示其在488 nm激发下会在515 nm波长处发生绿色荧光,且荧光强度在0～20 Gy下具有良好的线性响应性、最低检测限可达0.5 Gy。剂量测量误差<5%,并且在4～40℃下保持剂量稳定性,并且荧光剂量信息可保存20天以上。最后,将PAAA掺入2 wt%琼脂糖中,成功构建纳米水凝胶薄膜剂量计,实现0～20 Gy临床放疗范围的电离辐射平面剂量测量。在第四章,我们将电离辐射敏感与不敏感的荧光染料香豆素-3-羧酸(CCA)与5(6)羧基四甲基罗丹明(TAMRA)依次连接到聚丙烯酰胺基纳米水凝胶表面,构建了具有电离辐射剂量响应的荧光比色纳米丙烯酰胺水凝胶剂量计。通过计算该纳米水凝胶在450与580 nm荧光强度比值(I450/I580),构建其与电离辐射剂量间的线性关系。结果表明,该纳米水凝胶在小剂量区(0～2 Gy)以及大剂量区(0～20 Gy)均具有良好的剂量线性。剂量误差<4.3%,可在4～50℃下保持剂量稳定性,并且荧光剂量信息可保存20天以上。该纳米水凝胶剂量计细胞毒性低,0.4 mg/mL浓度保存24 h后,A549细胞活性在90%以上。最后,我们将摄入纳米水凝胶的细胞A549置于电离辐射下照射,实现细胞原位剂量可视化观察。