水凝胶是一类在组织工程领域研究和应用广泛的支架材料,其亲水性高分子交联形成的三维网络结构,具有独特的、与细胞外基质类似的物理化学性质。基于天然明胶(Gelatin)和透明质酸(Hyaluronic acid)制备的水凝胶具有良好生物相容性和细胞相容性,但存在机械性能弱,易降解不稳定等问题,不能满足组织工程支架材料机械性能的要求。双网络(Double Network,DN)水凝胶具有互穿聚合物网络结构,相比单一聚合物网络水凝胶具有更高的机械性能,为设计与特定组织力学性能匹配的高强度的水凝胶提供了新思路。本论文模拟天然细胞外基质,依据DN水凝胶的设计思路,采用天然高分子材料构建一类改性明胶-透明质酸DN水凝胶用于组织工程支架材料。(一)甲基丙烯酰胺明胶-马来酰亚胺透明质酸(GelMA-HAMAL)DN水凝胶的制备及物理化学性能以明胶和透明质酸为原料,合成并表征GelMA和HAMAL。采用DTT交联和紫外光交联二步交联法,制备GelMA-HAMAL DN水凝胶,DN水凝胶中明胶网络为第一网络,透明质酸网络为第二网络。扫描电镜观察显示DN水凝胶具有更加致密均一的三维孔状结构。采用流变学检测研究了 GelMA和HAMAL成胶前体溶液的流变学特性,GelMA和HAMAL前体溶液具有剪切稀化特性,并确定成胶温度、紫外光照时间等成胶条件。通过流变学和压缩试验检测了不同组成比例、浓度的DN水凝胶的储能模量和弹性模量,DN水凝胶的机械性能高于相应的单网络水凝胶,弹性模量可达600kPa,DN水凝胶中GelMA浓度的增加显著增加水凝胶的机械强度,GelMA光交联网络作为第一网络在DN水凝胶中维持主要的力学性能,通过改变GelMA和HAMAL的组成比例、浓度可以调控DN水凝胶的机械强度。水凝胶溶胀和降解实验显示,DN水凝胶的各组成比例影响其溶胀率和降解性能,网络的叠加使DN水凝胶的溶胀率减小,进而延长了特异性酶对DN水凝胶的降解时间,提高其生物稳定性。(二)GelMA-HAMAL DN水凝胶的细胞相容性将兔骨髓间充质干细胞(BMSCs)在水凝胶表面培养及包裹于水凝胶中三维培养,采用CCK-8检测、LIVE/DEAD染色等研究了水凝胶对BMSCs活性、粘附以及增殖能力的影响。研究结果显示,与GelMA、HAMAL单网络水凝胶相比,GelMA-HAMAL DN水凝胶细胞增殖率和细胞活力更高,高强度DN水凝胶表面BMSCs可更快更充分的铺展,DN水凝胶有利于细胞的粘附、增殖。Ⅱ型胶原蛋白免疫荧光染色结果显示,BMSCs在DN水凝胶中Ⅱ型胶原蛋白高表达,在促进BMSCs向软骨方向分化具有一定优势。GelMA-HAMAL DN水凝胶细胞相容性良好,作为支架材料在组织工程领域具有应用潜力。