响应性蛋白水凝胶不仅能够响应特定的外部刺激改变凝胶性质,而且具有良好的生物相容性、可降解性和低免疫原性,可被应用于药物传输、组织工程、传感器等方面,在生物技术和医学领域有着重要应用价值。本研究室前期发掘了进化保守的蜘蛛丝牵引丝蛋白羧基端结构域（CTD）,并揭示了其独特的双重温敏成胶特性:在低温2℃下形成可逆的蛋白水凝胶,在高温65℃时形成不可逆的凝胶网络。然而,上述水凝胶力学性能较弱,且成胶温度严重偏离生理温度,因此限制了其在生物医学领域的应用。针对这一问题,本学位论文研究了CTD成胶行为和力学性能的调控,并对不同调控策略的作用规律进行了探究。受蜘蛛体内天然纺丝过程中CTD感知环境p H、离子组成和浓度等发生结构转变的启发,本论文首先提出了基于纺丝相关理化因子的CTD水凝胶调控策略。结果表明p H 6.0、300 m M K3PO4以及300 m M Na Cl条件都能明显降低CTD蛋白的高温成胶温度,其中两种不同的盐都可以使高温成胶温度显著降低至～53℃,且300 m M K3PO4能够显著提高蛋白水凝胶的高温储能模量。然而,在实验温度范围内并未观察到CTD蛋白的低温成胶性质,进一步降低溶液中K3PO4和Na Cl的浓度至75 m M,可以使CTD蛋白回复双重热敏成胶性质,同时降低高温成胶温度。两种不同的盐对CTD的成胶行为调节具有浓度梯度效应,一方面,K3PO4对低温成胶作用力的削弱强于Na Cl;另一方面,K3PO4条件更有利于降低CTD的高温成胶温度,并显著增强高温储能模量,是同浓度Na Cl条件下的80-100倍。由于理化因子调控策略并不能取得有效的调控效果,本论文提出的第二个调控策略是通过蛋白肽段模块融合策略调控CTD的成胶行为及力学性能,首次设计合成了不同长度类节肢弹性蛋白模块（Resilin）和CTD的融合蛋白R4C和R8C。融合蛋白低温时可以聚集形成粒径较大的纳米颗粒,温度升高过程中,蛋白聚合物受热发生部分解折叠,R4C表现出较低的解折叠温度和较强的疏水性。融合蛋白中类节肢模块长度越长,发生凝胶-溶液或溶液-凝胶转变的温度也越高。因此,较短类节肢蛋白模块的引入显著提高了CTD的低温成胶温度和弹性模量,且能略微降低高温成胶温度,实现了成胶温度的双向调节。由于类节肢蛋白模块的p H响应性,本论文最后探索了融合蛋白R4C水凝胶响应p H释放药物,与CTD水凝胶相比,R4C水凝胶能更快地响应外部p H变化释放亲水模式药物罗丹明B,提示融合蛋白具有作为智能型药物控释载体的潜力。综上所述,本论文在CTD蛋白的双重温敏成胶基础上,建立了理化因子调控和肽段模块融合两种不同策略来调控CTD蛋白的成胶行为和力学性能,并阐明了主要理化条件和类节肢蛋白模块对CTD成胶行为、水凝胶性质及功能的影响,为其他温度响应性蛋白水凝胶的调控提供策略指导和借鉴意义。