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水凝胶是一种可吸水膨胀并易于修饰的天然高分子聚合物。因其具备较高的生物相容性和可生物降解性被广泛应用于生物组织工程。本文以明胶(Gel)、对羟基苯丙酸(HPA)、酪胺酸(Tyr)为原料,合成三种多孔型水凝胶支架或基质材料,用以分别封装酶催化反应底物或酶,一方面借助血液中血红蛋白(Hgb)或葡萄糖氧化酶(GOD)的催化功能,实现对潜血或血糖目标物的快速传感分析;另一方面,利用酶催化反应引起水凝胶的物理化学性质变化,研制成兼具杀菌和止血功能的生物材料。由此设计的功能化多孔水凝胶可望在传感、止血材料和药物输送等领域具有广泛的应用前景。(1)通过引入交联剂将Gel和HPA连接形成多孔水凝胶支架,用以封装Hgb催化显色反应底物,并共价键合固定于氨基化的玻璃毛细管内壁,制得对潜血敏感的毛细管阵列比色分析平台。该平台借助毛细现象自动吸取样品,并利用血液中Hgb催化封装的底物显色反应,建立一种快速、灵敏、高通量的可视化检测潜血的分析方法,实现了对微量人体排泄物(如唾液、尿液、粪便)中潜血速测。(2)将含有酚羟基基团的Tyr与Gel共价键合,并引入过氧化氢,制得具有高抗菌性和药物缓释能力的可塑性止血水凝胶材料。借助血液中Hgb催化封装的过氧化氢氧化Tyr反应,在伤口出血处形成高强度水凝胶,达到迅速止血的效果。同时,水凝胶中过氧化氢可抑制伤口处细菌生长,其致密的多孔结构可为伤口提供防护屏障和温润的愈合环境,籍以减少组织的二次伤害;通过活体老鼠试验,验证了水凝胶的快速止血功能。这种具有快速止血、药物缓释、抑菌、可注射的止血水溶胶材料,在生物医学材料和组织工程领域具有巨大的应用价值。(3)将Gel、HPA、Tyr三者共价交联构建成网络复合材料,用以封装GOD,制得对血糖敏感的功能化水凝胶复合材料。将该材料置于石英晶体微天平(QCM)中,利用GOD催化血糖中葡萄糖产生过氧化氢,并借助血液中的Hgb催化过氧化氢氧化其中的HPA与Tyr反应,使复合材料由溶胶状态变为凝胶状态,进而导致QCM频率的规律性变化,实现对血糖的快速、简便、灵敏的速测。这种基于功能化水凝胶的QCM检测法可望广泛用于临床的血糖分析。