水凝胶是一种具备高含水量的柔性材料,由于其三维网络状的内部结构与生物体细胞间质及生物组织的结构极为相似,而展现出良好的生物相容性和类生物特性,因此在组织工程修复、药物输送等生物医学方面有着极其广泛的应用前景。目前传统高分子水凝胶的力学性能都较差,限制了其在这一领域内的应用。为解决这一难题,本论文将采取多种交联方式相结合的策略构建更为有效的聚合物网络能量耗散机制,从而提高水凝胶的力学性能。(1)将复合水凝胶制备方法应用到共价键与离子键交联的双网络水凝胶中,将两种水凝胶的优势相结合,制备出同时含有物理吸附、离子键、共价键交联方式的四种Nanoparticles/Alginate/Am纳米复合双网络水凝胶,大幅度提高水凝胶的强度和拉伸性能。在制备过程中采用了阳离子溶液浸泡的方法使天然大分子链之间形成离子键,避免了传统直接反应的制备方法中反应不均匀、容易产生凝胶缺陷等问题,提高了水凝胶的成型质量,从而加强了水凝胶的力学性能。然后通过一系列测试表征,根据数据结果讨论分析了四种不同纳米材料的不同的增强作用与机理。同时,对水凝胶进行了动态力学和细胞毒性的分析与检测,考察了这种水凝胶作为组织修复材料的可能性。(2)为了解决离子键交联水凝胶在含有大量阴离子的电解质溶液中力学性能急剧衰减的问题,在之前双交联方式的基础上,本论文采用了一种新型的制备方法即自由基聚合、热处理结晶、阳离子浸泡相结合的方法,制备出了同时含有共价键交联、离子键交联、微晶体交联的PVA/AM/MA聚合物水凝胶,使三种交联方式在聚合物网络内部协同作用,增强了水凝胶抵抗外力的能量耗散机制,大幅度增强了水凝胶的力学性能,并且在含有大量阴离子的电解质溶液中具备出色的稳定性。经实验证明,这种同时含有三种交联方式的水凝胶可以达到超高的拉伸强度(8 MPa),良好的断裂伸长率(600%),以及在磷酸盐缓冲液中浸泡12小时后依然能保持91%的拉伸强度的稳定性。同时为检测水凝胶的细胞毒性,我们对这种材料做了细胞培养测试,对照结果表明不影响细胞的正常生长。本论文的创新之处:1、将纳米复合水凝胶与双网络水凝胶的策略相结合,利用四种不同的纳米粒子增强双网络水凝胶的聚合物结构强度,制备了含有物理吸附、离子键、共价键交联方式的纳米复合双网络水凝胶,并研究了不同的纳米粒子对聚合物双网络体系的增强机制。2、通过自由基聚合、热处理结晶、阳离子浸泡相结合的方法,制备出了同时含有共价键交联、离子键交联、微晶体交联的PVA/AM/MA聚合物水凝胶,在大幅度提高水凝胶力学性能的同时赋予了水凝胶在电解质溶液中极高的稳定性。