水凝胶是富含水分的具有三维网状结构的高分子,其流动性、尺寸、弹性和硬度等特性易于被调控设计,能够最大程度地模拟细胞外基质及生物体组织,因此一直都是生物医用领域的研究热点。而可注射水凝胶使用方便,能够减少病患痛苦,是微创疗法所提倡使用的新型材料,加上其原位成型的特性,相较于传统预成型的凝胶,更能适应生物体的复杂形状和环境,所以越来越吸引着研究者的关注。此外,对于生物材料的设计,大家希望其在履行完支撑或修复任务后能够被生物体降解吸收,避免二次手术,所以可降解性能也是水凝胶材料发展的方向。本论文围绕生物降解的可注射水凝胶的合成制备与应用开展了研究工作。首先简要概述了可注射水凝胶的发展及应用,主要对材料的选择、交联方式、在生物医疗领域的重要应用以及水凝胶在体内长效监控等方面的研究进展做了介绍。基于疏水相互作用力的物理交联的温敏性嵌段共聚物PEO-PPO-PEO水凝胶已被研究用作药物载体和组织修复支架等,但是其不具备生物降解性,且在体内水凝胶的三维形态不易保持,容易流散。后来研究者用可生物降解的聚酯片段如PLA、PCL、PLGA等代替PPO,开发了诸多ABA和BAB(A为亲水链段,B为疏水连段)三嵌段聚合物水凝胶。其中BAB型的凝胶在合成过程中更方便,直接通过PEG引发环状内酯开环聚合即可得到产物,且产物形态不像ABA型呈粘稠糊状,而是较易保存运输的粉状固体,因此更受青睐。为了得到可生物降解BAB型凝胶,本文中通过一步反应全合成法制备了PCLA-PEG-PCLA三嵌段共聚物,研究了分子量、CL/LA摩尔比值及亲疏水嵌段比例对相转变温度的影响,绘制了sol-gel-precipitation相图,XRD表征结果证实该凝胶形成过程中发生微观相分离,导致了体系有序度改变。体外载药实验证明凝胶对小分子药物、蛋白质均具有良好的缓释效果。最后我们研究了人口腔黏膜成纤维细胞(OMFs)和骨骼肌细胞(SMCs)在水凝胶中的存活增殖情况,发现这两种细胞都能够在水凝胶中良好存活增殖。体内实验证明其在大鼠皮下能够有效快速形成凝胶,且凝胶在数月之内能被降解。进一步的组织学分析表明这种水凝胶在注射后的前两个月有轻微的急性炎症反应,未见严重的组织病变,三个月后凝胶部位的炎症自行消退。说明该凝胶材料具有较好的生物相容性,在上颌面修复方面有应用前景。为了得到凝胶时间可控、强度更高的生物降解可注射凝胶,我们采用化学交联法,以天然多糖葡聚糖(Dex)为主链,将丙烯酸酯修饰到其侧链得到带有α,β-不饱和羰基侧链的Dex-GMA,其中的α,β-不饱和羰基能与HS-PEG-SH中的-SH发生Thiol-Michael加成,使得聚合物溶液原位交联。其凝胶时间、溶胀率以及凝胶模量均可通过改变HS-PEG-SH分子量,Dex-GMA接枝率和溶液浓度等因素进行调控。此外以BSA作为蛋白质类模型药物进行的体外释药实验证明该凝胶对蛋白质有良好的缓释效果。以MTT法研究了该凝胶对COS-7细胞存活率的影响,发现当凝胶浓度低于48 g/L时,几乎没有细胞毒性。功能性生物降解可注射凝胶在临床上有较大的需求,例如具有示踪或显影功能的水凝胶用于栓塞或组织填充。本文以更加便于修饰的富含氨基的壳聚糖为原料,将核磁共振(MRI)造影剂二乙三胺五醋酸-Gd (DTPA-Gd)接枝在其侧链,利用壳聚糖上的-NH2与-CHO封端的PEG发生可逆的Schiff’s Base反应,制备了一种能够用MRI实时长效地监控的自修复可降解注射凝胶。双组份溶液在混合后的1 min内即可形成凝胶,又因Schiff’s Base的pH调控可逆性,该凝胶具有pH敏感性,且当pH在4.5～5.3的范围时具有自修复的能力。此外,凝胶的形貌受聚合物浓度,交联密度和环境pH等多种因素影响。体外释药实验证明小分子药物的释放机制为被动扩散。最可贵的是该凝胶在大鼠体内能长效显影,通过分析MRI断层信号能够定位凝胶,监控降解程度,分析降解类型。但组织学研究显示该材料会引起炎症反应,我们推测可能因为凝胶的pH低于生理环境,因此今后的工作应着眼于材料pH调整以降低或消除炎症反应。基于脂肪族聚碳酸酯的体内降解特性,我们还探索了将聚碳酸酯链段引入水性药物载体(胶束、水凝胶等),制备了可用click反应方便功能化的聚碳酸酯。首先制备了带有端炔侧基的碳酸酯单体,再以mPEG作为大分子引发剂开环聚合,得到一种带有炔基侧基的可降解嵌段共聚物mPEG-PPC,通过与带有叠氮基的功能团发生click反应,可以方便高效地实现对聚碳酸酯嵌段共聚物的多功能化修饰。该嵌段共聚物在水中可以形成胶束。为了提高胶束稳定性,降低CMC值,引入了疏水性能更好的PCL链段,设计合成了ABC型三嵌段聚合物mPEG-PPC-PCL。此后我们将荧光示踪基团罗丹明B叠氮化,通过click反应接枝到聚合物中,合成了聚合物mPEG-PPC-g-Rh-PCL,并对聚合物进行了核磁共振氢谱(1H-NMR),红外光谱(FT-IR),分子量(GPC)表征,测定了临界胶束浓度(CMC)和胶束粒径及分布。聚合物mPEG-PPC-g-Rh-PCL具有较低的粒径和临界胶束浓度,有可能用作药物示踪载体。同时聚合物mPEG-PPC-PCL也具有作为药物载体的潜质,可以对其进行进一步的靶向基团等功能化改性。