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近年来,抗菌水凝胶在生物医用领域显示巨大的应用前景,如应用于伤口敷料、尿路涂料、胃肠给药以及隐形眼镜等方面,但多数添加型抗菌水凝胶存在抗菌剂容易泄漏、抗菌效果不持久或者生物相容性差等缺点。针对这些问题,本论文以聚乙烯醇(PVA)为基础,通过引入不同类型的抗菌基团和抗菌组分,制备了一系列具有优良本征抗菌性能的PVA基水凝胶材料,并就抗菌基团的类型、含量等与水凝胶抗菌性能的关系进行深入研究,这些研究结果将为PVA基抗菌水凝胶的应用奠定基础。采用氧化还原引发体系,在聚乙烯醇缩甲醛(PVF)多孔材料表面分别接枝聚合抗菌型两性离子单体磺酸甜菜碱甲基丙烯酸酯(SBMA)、阳离子单体甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵(DMC),得到具有抗菌性能的聚乙烯醇基多孔水凝胶PVF-g-PSBMA和PVF-g-PDMC。研究了反应条件,如反应温度、单体比例、催化剂浓度和反应时间对接枝率和接枝效率的影响,得到了较优化的制备条件。(1)PVF-g-PSBMA样品的接枝率15-50%,平均孔径60-90 μm,孔隙率90%左右,样品在去离子水和生理盐水中吸液量约为16 g/g;当初始菌液浓度约104 CFU/mL量级时,PVF-g-PSBMA对金黄色葡萄球菌的抑菌率可以达到95%,对大肠杆菌的抑菌率可以达到99%,且随着接枝率的增加,样品的抗菌性能逐渐增强。(2)PVF-g-PDMC样品的接枝率5-80%,具有与PVF-g-PSBMA相近的孔径和孔隙率,在去离子水和生理盐水中饱和吸液量为20-27 g/g;与高初始浓度的细菌溶液(108 CFU/mL)振荡接触4小时,PVF-g-PDMC对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌的抑菌率可以达到99.9999%(菌液浓度降低6个数量级),随着接枝率的增加,样品的抗菌效果先增加后降低,这是因为过高的接枝率可能会影响接枝的阳离子链段刚性,从而减弱了抗菌效果。显然,接枝阳离子聚电解质PDMC的多孔水凝胶具有更优异的抗菌性能。细菌染色和扫描电镜照片都证实,PVF-g-PSBMA和PVF-g-PDMC均是通过破坏细菌细胞壁膜实现杀菌作用的;细胞毒性实验表明,两类材料均具有优异的生物相容性。这两类材料可望作为本征型抗菌材料用于医用敷料领域。利用甲基丙烯酸缩水甘油酯与PVA反应,制备双键修饰的聚乙烯醇(Acr-PVA),然后通过自由基引发抗菌型两性离子单体磺酸甜菜碱甲基丙烯酸酯(SBMA)、阳离子单体甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵(DMC)分别与Acr-PVA进行共聚交联,制备两性离子型Acr-PVA-g-PSBMA水凝胶和阳离子型Acr-PVA-g-PDMC水凝胶。这两类水凝胶均具有大孔结构(孔径10-30μm),在PBS溶液、生理盐水和去离子水中具有适中的溶胀比,且溶胀比与离子类型、单体含量以及溶液类型有关,样品在干态下具有良好的力学性能。当初始菌液浓度为105 CFU/mL时,阳离子型Acr-PVA-g-PDMC水凝胶对大肠杆菌的抑菌率可达99.88%,对金黄色葡萄球菌可达99.99%;两性离子型Acr-PVA-g-PSBMA水凝胶对大肠杆菌的抑菌率达到88.4%,对金黄色葡萄球菌达到96%。细菌粘附实验结果显示,两性离子型Acr-PVA-g-PSBMA水凝胶的抗细菌粘附效果优于阳离子型Acr-PVA-g-PDMC 水凝胶。同时,细胞毒性实验显示两类水凝胶的细胞存活率均在85%以上,具有优良的生物相容性。所制备的这两种聚乙烯醇基水凝胶材料具有抗菌或抗粘附性能,有望作为生物医用材料应用。利用PVA与丁二酸酐(SA)反应,制备侧链羧基化的聚乙烯醇(PVA-COOH),加入聚六亚甲基单胍盐酸盐(PHMG)作为抗菌剂和交联剂,并添加抗氧化剂没食子酸(GA),制备抗菌型聚乙烯醇复合膜材料PVA-COOH-PHMG/GA。该膜材料具有良好的亲水性、高溶胀比、热稳定性以及优异的力学性能。当初始菌液浓度为107 CFU/mL时,膜材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率可以达到99.999%以上(菌液浓度降低5个数量级);当初始菌液浓度为108 CFU/mL时,膜材料对大肠杆菌的抑菌率可以达到99.9999%以上(菌液浓度降低6个数量级),对金黄色葡萄球菌的抑菌率可以达到99.988%,具有优异的抗菌性能。未添加没食子酸的膜材料具有良好的生物相容性,而添加没食子酸后,细胞毒性会有一定程度的增加,但具有良好的抗氧化性能,对DPPH自由基的清除率可以达到70%以上。制备的聚乙烯醇基复合抗菌膜材料有望作为伤口敷料应用于生物医用领域。基于席夫碱动态交联键,设计可注射型水凝胶。首先制备ε-聚赖氨酸修饰的聚乙烯醇(CPVA-g-EPL),然后与壳聚糖(CS)、银纳米粒子(AgNPs)共混,并以醛化葡聚糖为交联剂,制备一系列具有抗菌性能的可注射型复合水凝胶CPVA-g-EPL/CS、CPVA-g-EPL/CS/AgNPs。干燥状态的水凝胶具有大孔结构(平均孔径54-102μm)、高溶胀比(33-55 g/g)。水凝胶的成胶时间(0.4-19 min)和储存模量可以通过反应温度、反应物比例和交联剂的加入量进行调节,同时,水凝胶还具有良好的自修复性能。初始菌液浓度为108 CFU/mL,CPVA-g-EPL/CS复合水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均在99.99%以上;CPVA-g-EPL/CS/AgNPs复合水凝胶的抗菌效果更加显著,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均在99.9999%以上(菌液浓度降低6个数量级),同时具有良好的生物相容性。动物伤口愈合实验表明,水凝胶可加速小鼠伤口皮肤组织的愈合,组织学检测也表明可有效加速表皮再生和纤维蛋白的形成。因此,所制备的复合水凝胶可望作为一种性能优异的医用敷料处理各种不规则的或慢性愈合的伤口组织。