水凝胶因具有可调节的机械强度、多样的微孔结构和差异的生物化学组分构成,目前已成为模拟细胞外基质的最佳材料之选,但是静态单一的水凝胶难以精准模拟细胞外基质的复杂材质变化和动态功能转变,迫切需要具有多种功能的水凝胶来弥补其不足。因此本研究旨在制备一系列硬度可调节水凝胶系统,以期更加真实的展示细胞在动态变化的细胞外基质中的生长状态,进一步探究细胞与细胞外基质的相互作用,用于不同硬度的水凝胶对干细胞黏附、迁移和分化的差异性筛选。研究中选取生物相容性较好的透明质酸和明胶两种天然高分子材料,用于构建动态键梯度硬度水凝胶系统。采用多种方法对制备的系列水凝胶进行了物理、化学、生物学等方面的表征,来探究其在组织工程方向的应用前景。（1）利用动态共价键与CaCl2络合的双重交联作用,形成基于天然高分子材料的梯度硬度水凝胶。通过使用两种小分子二乙烯三胺（DTA）、4,7,10-三氧-1,13-十三烷二胺（TTDDA）修饰的明胶衍生物,与氧化透明质酸发生亲核加成反应形成第一层化学亚胺键交联网络;再利用CaCl2与剩余羧基的络合作用,形成第二层网络结构,制备了一系列水凝胶。通过修饰官能团的变换和钙离子的添加,可在较大范围内对水凝胶硬度进行调控（压缩模量在13-170 kPa）。此外,所制备的水凝胶还具有生物相容性好、自愈合性能佳、可注射性、短时间内迅速成胶,制作方法简单,成本较低等优势,有望在生物医药领域有较大的应用空间。（2）将压缩模量在1-30 kPa的梯度硬度水凝胶通过自愈合作用制成水凝胶拼盘,形成对干细胞黏附、迁移与分化的筛选平台。采用明胶衍生物与氧化透明质酸通过希夫碱反应,制备一系列不同梯度硬度的水凝胶,基于其优异的瞬时自愈合性能,整合成“水凝胶拼盘”式的梯度硬度平台。在硬度应力的差异性引导下,接种于其上的兔骨髓间充质干细胞可从中间的中等硬度的水凝胶上向周围的5种不同硬度的水凝胶上进行偏好性迁移。此外,干细胞在不同水凝胶上的差异性分化被发现,包括低硬度水凝胶上（GA1.0,1 kPa）的神经方向分化、中等硬度的水凝胶上（GE1.3,10 kPa）的肌肉方向分化,以及最高强度的水凝胶上（GE1.9,30 kPa）的成骨方向分化。此外,该系列梯度硬度水凝胶还具有诸多特点:优异的可注射性能、pH响应性、良好的生物相容性、可降解性及互相贯穿的网络孔隙结构。该研究所建立的水凝胶硬度梯度平台有助于揭示细胞外基质对细胞生长、迁移、分化的影响,进一步促进干细胞治疗的发展。