聚（N,N-二甲基丙烯酰胺）（PDMA）是一种非常有用的亲水性生物相容性聚合物,基于PDMA的线性聚合物、水凝胶、互穿聚合物网络和混合物在分子生物学、DNA测序等领域有着广泛的应用。但是目前PDMA基水凝胶的制备及应用还存在一些问题:光交联时间长,机械性能差等。本文以PDMA基水凝胶为研究对象,研究了光交联剂含量、含水量、光照时间、光照距离以及是否通N2除氧对紫外光交联PDMA基水凝胶交联的影响,并通过在PDMA基水凝胶中掺杂金属离子,研究了不同的金属离子对光交联PDMA基水凝胶机械性能、摩擦性能以及自修复等性能的影响。通过调节不同离子的掺杂比以获得综合性能优异的光交联PDMA基水凝胶,并探究了其在人工关节软骨减摩、修复、置换等方面的应用。1.通过改变光交联剂含量、含水量、光照时间、光照距离,是否通N2除氧,探究了紫外光交联剂含量、含水量、光照时间、光照距离,是否通N2除氧对紫外光交联PDMA基水凝胶交联的影响,得到了紫外光交联PDMA基水凝胶的最佳制备方案为交联剂含量0.1 g,含水量15 ml,光照时间5 min,光照距离10 cm,此外还需通入N2除去水凝胶溶液中的氧以减少氧气存在对水凝胶交联的抑制作用。2.在PDMA基水凝胶中掺杂不同的金属离子,金属离子在水凝胶中与羧基形成离子配位键,此外,Mg2+、Ca2+会干扰羧酸基团与甲基丙烯酸十八酯之间的相互作用,减少了网络中的亲水性基团。从测试结果可以看出,Mg2+离子能够有效提高紫外光交联PDMA基水凝胶的自愈合速率,Ca2+离子能显著提高紫外光交联PDMA基水凝胶的机械性能。Na+、Mg2+能够降低紫外光交联PDMA基水凝胶的摩擦系数,加入Ca2+生成无机物则会增加水凝胶表面的粗糙度,从而增大水凝胶表面的摩擦系数。在水润滑条件下,不同金属离子掺杂PDMA基水凝胶的摩擦系数都明显降低了。这表明当以水为润滑剂时,在摩擦过程中,水分子会被带入磨损表面,并在摩擦副之间形成更好的润滑。3.在PDMA基水凝胶中同时加入Mg2+和Ca2+离子,通过优化两者比例,形成的水凝胶结构均匀,孔隙清晰,与天然关节软骨结构相似,且具有与关节软骨相似的溶胀行为。从热重、负载、接触角、摩擦、自修复等性能的测试结果可以看出,当Mg2+、Ca2+离子掺入比例为2:1时,水凝胶具有修复关节软骨所需的韧性、耐磨性和低摩擦性。细胞体外毒性测试结果表明,紫外光交联PDMA基水凝胶的细胞毒性反应为一级,无细胞毒性作用,符合生物材料的医用标准,这表明紫外光交联PDMA基水凝胶在人工关节软骨修复以及置换领域有着巨大的应用潜力。