水凝胶因具有与天然组织相似的结构、特性以及性能可调控等优点,而在组织工程中作为支架材料广泛使用。丝素蛋白由于机械性能优异、生物相容性好和生物可降解等优点广泛用于水凝胶的制备,但目前的制备方法存在着制备条件不够温和,溶胶-凝胶转变速度太慢,或水凝胶的强度高但柔性和延展性不足的缺点。在这里,我们利用光驱动交联的方法制备了丝素蛋白和明胶的共聚水凝胶。通过这种方法,在紫外光和光引发剂的存在下,乙烯基修饰后的丝素蛋白和明胶共混溶液能够在60 s的短暂时间内,实现溶胶到凝胶的转变,得到的共聚水凝胶不仅具有柔性好可延展的特性,而且具有众多性能可调和多生物学功能集成的优点。具体的研究内容如下:(1)对丝素蛋白分子和明胶分子进行了修饰,从而赋予它们紫外光活性。首先,使用单体甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)对丝素蛋白进行乙烯基的修饰。通过控制GMA的使用量,探索了修饰单体浓度对丝素蛋白分子上乙烯基修饰度的影响。通过对修饰前后丝素蛋白的红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(~1H-NMR)的测定和分析,证实了在当前实验条件下能够成功在丝素蛋白分子上修饰乙烯基。核磁共振谱图的定量计算结果表明,随着GMA浓度的增加,丝素蛋白上乙烯基的修饰度呈现出先增加后减少的趋势,其中在GMA浓度为453 mM时的修饰度最大,可达37.7%。此外,乙烯基修饰后的丝素蛋白分子在乙醇诱导下仍表现出形成β-折叠的能力。其次,使用单体甲基丙烯酸酐(MA)对明胶分子进行修饰,通过对修饰前后明胶的FT-IR光谱和~1H-NMR光谱的测定和分析,证实了乙烯基在明胶分子上的成功修饰,核磁共振谱图的定量计算表明当前实验条件下明胶分子上乙烯基的修饰度可达79%。(2)在前一部分研究的基础上,将乙烯基修饰后的丝素蛋白(RSFMA)和乙烯基修饰后的明胶(GelMA)相结合,通过紫外光驱动的方法制备了共聚水凝胶。首先,我们测定了共混溶液转变成凝胶所需要的时间,结果表明共混溶液能够紫外曝光60 s后形成水凝胶,其次我们使用核磁共振光谱仪和傅里叶红外变换波普仪分别测定了共聚水凝胶网络中乙烯基参与交联的程度和RSFMA的分子构象,结果表明乙烯基参与交联的程度可达86%,而丝素蛋白分子并未发生向β-折叠结构的转变。通过调整丝素蛋白和明胶的比例,我们探索了丝素蛋白含量对共聚水凝胶内部微观形貌、溶胀程度和体外降解性能的影响,结果表明随着丝素蛋白含量的增加,共聚水凝胶的内部孔径逐渐增大,溶胀程度逐渐增加,体外降解速度变慢。力学性能的宏观评估中,浓度为15 w/v%,丝素蛋白和明胶共聚比例为6:2的水凝胶能够承受卷曲、扭转和打结,表明共聚水凝胶具有较好的柔性,而共聚水凝胶在宏观拉伸时的应变能达到原来长度的42.8%以上,表明水凝胶具有较好的延展性。在压缩测试时共聚水凝胶能够承受200 g的载荷,并且在载荷撤去后又能恢复到原来的状态,表明共聚水凝胶承受压缩的能力,并具有良好的回弹性。(3)最后我们初步探索了共聚水凝胶在三个方面应用的可能性。首先是作为载药支架,用于药物释放的可能性。结果表明共聚水凝胶在负载氨苄青霉素并释放时,均在10 h左右的时间完成最大程度的释放。其次我们探索了其作为可注射水凝胶平台的可行性。将水凝胶前驱液注射到玻璃片表面,形成英文图案,再通过光驱动前驱液固化,评估了共聚水凝胶的在原位形成凝胶的能力,并将前驱液注射到不同形状的孔洞中,评估了其填充不规则腔洞的能力,结果表明该方法下共混溶液能够在原位形成水凝胶,并且具有良好的孔洞填充性。最后,我们提出了快速成型加后处理的材料制备思路,实现了共聚水凝胶多种形状的设计、固定和强化,表明了该思路下共聚水凝胶的形态的二次加工可塑性、可定制性和力学性能可大幅度增强性,有望用于组织工程支架的设计和蛋白质器件的构造。