凝胶体系内部含有大量的溶剂分子,其具有三维交联结构能保证凝胶在溶剂中能够吸收大量溶剂分子进行溶胀但却不溶解,也可失溶剂发生塌缩。弱聚电解质水凝胶能够根据外界pH值的变化迅速做出响应,主要作用机理是这类水凝胶中含有酸性基团羧基(-COOH),在周围溶液中的pH值发生改变时,这些基团会迅速进行电离或者重新结合体系内的氢离子,造成内部大分子链之间的排斥或吸引,最终表现为凝胶的体积变化。药物在生物体内的传递,其根本目的是为了获得较低毒性且较高疗效的药物作用效果,即药物能尽可能地集中在生物体的靶部位,定量且能在一定时间内进行药物释放。其可以在外界环境发生微小改变时,做出更加迅速且灵敏的响应。与此同时,由于弱聚电解质水凝胶独特的生物相容性、透氧性和柔软舒适性等优点,可将弱聚电解质水凝胶用作药物释放的载体。随着计算机技术的快速发展,对凝胶溶胀释药过程开展计算机模拟,可明显减少药物研发过程中的实验研究步骤、减少研发的成本及缩短药物研发周期。此外,在释药进程中,基于模拟所得的结果,还可定量分析部分生物体内潜在的现象,从而可将分析结果反馈于药物的释放过程,阐明潜在的药物释放机制。因此,有必要对弱聚电解质水凝胶的溶胀释药过程构建数学模型并开展相关的数值模拟工作,进而来研究影响凝胶溶胀及药物释放的规律,揭示凝胶溶胀释放的机理。本文在三相模型的基础之上,构建起完整的弱聚电解质水凝胶溶胀释药模型,采用数学建模与有限元相结合的手段,对弱聚电解质水凝胶在酸盐溶液中的溶胀及释药情况进行了详细模拟。研究当药物在凝胶基体内均匀分布时,聚合物及溶剂等多个相关材料参数对凝胶溶胀及释药的影响规律;针对药物在凝胶内不均匀分布的情况,探究了不同的药物分布模式对药物释放的具体影响,并综合比较了药物在载药基体内均匀分布及不均匀分布(正弦分布和余弦分布)模式对凝胶释药的影响;此外,还对弱聚电解质水凝胶的药物释放机理进行了探究,促进了水凝胶在生物医药领域的发展。