智能响应水凝胶将外部刺激作为触发条件,具有独特的响应性,在生物医药领域具有广泛应用前景。尤其是仿生智能水凝胶以其接近人体环境要求的独特性,在药物控释、组织工程及生物芯片等领域受到极大的关注。关节在发生病变时关节表面摩擦增大且滑液的pH值相对于正常体液略微偏酸,因此,设计温和pH响应高强度润滑水凝胶对人工关节替代材料的开发具有重要指导意义。首先,本论文设计制备一种pH响应高强度复合水凝胶,由pH响应的壳聚糖超分子水凝胶与高强度的聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸/聚丙烯酰胺双网络水凝胶结合制得。复合水凝胶处在pH为7.4环境中,壳聚糖超分子网络发生组装,凝胶体系处于“不润滑”状态;当其处于pH为6.0环境中时,壳聚糖超分子网络发生凝胶-溶胶转换,解组装的壳聚糖溶胶在复合水凝胶表面形成润滑层,实现对水凝胶表面润滑性能的调控;同时pH响应复合水凝胶又具有很高的机械强度和响应可逆性,为人工关节替代材料制备提供一种新的思路。生物力学刺激可以引起肝星形细胞在静止和活化表型之间发生转变。因此,从外部力学性能调控角度出发,协同生物化学因素,设计制备离子响应力学性能可调的复合水凝胶,对调控肝星型细胞的生物功能有着重要的意义。该复合水凝胶以共价交联的壳聚糖网络为支撑,在其中引入具有离子响应的纤连蛋白功能化壳聚糖超分子水凝胶。超分子网络在锌离子作用下发生组装,复合水凝胶力学强度与刺激肝星形细胞活化所需力学强度相符;在铁离子作用下发生解组装,复合水凝胶力学强度与使肝星形细胞处于静止表型的力学强度相符。因此离子响应力学性能可调水凝胶可作为肝星形细胞活化体外研究模型。综上,本论文通过引入pH或离子响应因素设计制备仿生智能水凝胶。pH响应水凝胶可在温和pH范围内发生刺激响应,实现水凝胶表面润滑性能调控,为人工关节制备提供新方法;离子响应水凝胶在离子种类发生改变时力学性能发生相应变化,与肝星型细胞活化或静止所需力学区间相符,为肝纤维化体外活化研究模型设计提供了可行途径。