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水性光固化技术因其高效、经济、节能和环保的特性,在生物材料领域备受关注。利用水性光固化技术所制备的光固化生物材料在生物组织工程支架以及骨组织修复领域有着广阔的应用。然而,水性光引发剂的水溶性受限和水性光固化生物材料的力学性能较差,在很大程度上限制了光固化生物材料的实际应用。因此,提高水性光引发剂的水溶性,改善水性光固化生物材料的力学性能具有重要的意义。纳米凝胶具有多功能结构,可调控的尺寸和化学组成的特点,将其作为有机填料在不影响光固化生物材料的其他性能的同时可以增强材料的机械强度。可控/活性自由基聚合所制备的聚合物具有分子量分布较窄和粒径分布均一的特点,这将有助于形成均匀的聚合物网络和调节聚合物的力学性能,而均匀的网络结构也有利于药物的负载与释放。因此,本课题提出利用原子转移自由基聚合法(ATRP)合成粒径均匀的水溶性纳米凝胶,将光引发剂接枝到该纳米凝胶上,制备出一种具有光引发功能化的水溶性纳米凝胶,使其不仅具有优异的水溶性,而且可以有效的引发单体聚合,同时能够提高光固化生物材料的力学性能。另外,采用可逆加成-断裂链转移自由基聚合法(RAFT)合成了一系列分子量不同的光响应型的水溶性纳米凝胶,探究该纳米凝胶的分子量、粒径及其分布对纳米凝胶所包载的香豆素102的负载量和释放量的影响。本课题的主要研究内容及结论如下:1、以聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDMA575)、聚乙二醇甲基丙烯酸酯(OEOMA300、OEOMA500 和 OEOMA950)、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟乙氧基)苯基]-1-丙酮(Irgacure2959)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为原料,采用原子转移自由基聚合法(ATRP)制备三种不同醚链长度的光引发功能化水溶性纳米凝胶。通过FTIR、1H-NMR、GPC、TEM和DLS对其结构、分子量和粒径进行了表征,使用紫外光谱、实时红外和ESR探究了其光降解和引发光聚合性能,并对纳米凝胶以不同含量添加到单体中的粘度进行了研究。结果表明,三种光引发功能化水溶性纳米凝胶的分子量可控、粒径分布均一且呈现均匀的圆球状;其在乙腈中的最大紫外吸收峰位于273 nm,在去离子水中的最大紫外吸收峰位于277 nm,在光照下产生的自由基种类与Irgacure2959相同,且单体均能有效地被三种光引发功能化纳米凝胶引发聚合;随着三种光引发功能化水溶性纳米凝胶添加量的增多,体系的粘度也逐渐增大。2、系统的研究了光引发功能化纳米凝胶体系的水溶性、细胞活性及其固化膜的机械性能、热力学性能、表面粗糙度和萃取液的光解碎片迁移。结果表明,三种纳米凝胶在水溶液中具有优异的溶解性,其最大溶解度可达50 wt%,远大于Irgacure2959的最大溶解度(1.5 wt%);反向乳液AGETATRP法所制备纳米凝胶,由于粒径均匀,可以同时提高固化膜的拉伸强度和断裂伸长率,对聚合物膜起着较好的增韧效果;纳米凝胶的加入能够提高固化膜的玻璃化转变温度和耐热性;含有纳米凝胶的固化膜表面致密光滑,表面粗糙度较小;纳米凝胶还可以减少光解碎片和小分子单体的迁移,并具有良好的生物相容性,因此在生物材料领域具有应用前景。3、采用可逆加成-断裂链转移自由基聚合法(RAFT)成功制备三种不同分子量且粒径分布均一的光响应纳米凝胶,研究了三种光响应纳米凝胶体系装载疏水客体分子香豆素102的装载率、包封率、刺激响应释放、光响应纳米凝胶的紫外光降解性能、耐热性及其细胞活性。结果表明,该纳米凝胶中醚链的增长,分子量的增大,会降低其装载率与包封率;光响应纳米凝胶在四氢呋喃中的最大紫外吸收峰位于273 nm;RAFT聚合法所制备的光响应纳米凝胶对疏水客体分子香豆素102的累积释放量大于传统自由基聚合法所制备的纳米凝胶,纳米凝胶的粒径均匀及分子量分布窄有利于负载疏水客体分子香豆素102的纳米凝胶的光响应释放;三种不同分子量纳米凝胶具有较好的热稳定性和生物相容性。