高分子水凝胶材料具有良好的亲水性、溶胀性，较好的生物相容性和负载的药物不易失活等优良特性。通过选择合适的复合组分或结构制备的复合水凝胶，可以改善其生物相容性、力学性能、稳定性及性能可调性。加上胶原及明胶良好的可生物降解性和低免疫原性、促凝血作用等优点，使胶原和明胶成为组建高分子水凝胶的重要原料之一，在医用骨替代材料、医学美容、药物缓释、医用敷料等组织工程领域具有巨大的应用潜力。但是，胶原和明胶也存在自身的缺点，作为单一原料或不对其进行改性修饰直接制备医用水凝胶材料时，往往不能满足应用的需要。将胶原或明胶与其他材料结合起来制备复合型水凝胶，或对胶原和明胶进行修饰改性，合理利用其优点、规避其缺点，对拓展胶原和明胶在组织工程领域的应用十分重要。本研究主要内容包括：　　⑴以海藻酸钠（SA）、提取的Ⅰ型胶原蛋白（Col）和经过氧化处理的微纤化纤维素（OMFC）为主要原料，利用胶原分子上氨基与氧化微纤化纤维素分子上醛基的席夫碱反应和海藻酸钠羧基与 Ca2+的静电作用，制备出 OMFC/SA/Col复合水凝胶。研究了所提取胶原蛋白的性质，测定了氧化微纤化纤维素的氧化度，确定了关键的影响因素。研究发现，所提取的胶原蛋白具有I型胶原蛋白的基本结构，且保持完整的三股螺旋结构，具有清晰的α、β及γ组分；制备的微纤化纤维素呈三维网状结构，且纤维的平均尺寸为几十微米，直径为50纳米左右。氧化后的微纤化纤维素网状结构更加明显，尺寸更为均一；氧化微纤化纤维素的加入可以进一步改善复合水凝胶的力学性能，且氧化微纤化纤维素加入量越多，复合水凝胶的强度越大。复合水凝胶在20％应变下最高压缩应力可达0.45MPa，能够满足软骨浅表层对强度的要求，且其应变可达90%以上，表现出良好的韧性；复合水凝胶具有良好的亲水性，且氧化微纤化纤维素含量的不同对复合水凝胶的亲水性能影响不大；结合傅立叶变换红外光谱（FT-IR）和扫描电镜（SEM）的研究表明，氧化的微纤化纤维素和胶原之间发生了席夫碱反应，加入氧化微纤化纤维素制备的复合水凝胶孔洞更加细小密集。　　⑵利用海藻酸钠在氯化钙溶液中可形成交联的网状结构，明胶（Gel）可被戊二醛溶液交联的原理，采用一步和两步滴制法制备出SA/Gel复合凝胶微粒。利用扫描电镜（SEM）、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）等表征方法比较了一步法和两步法制备的复合凝胶微粒。模拟人工胃液和人工肠液环境对两种微粒进行了溶胀实验。以水杨酸为模型药物，研究了载药SA/Gel复合凝胶微粒的载药率和药物释放行为。通过动力学模型拟合实验数据，分析了释放药物的机理。结果显示，SA/Gel复合凝胶微粒具有IPN互穿聚合物网络结构，并且对药物水杨酸进行了包覆。药物和基材之间没有化学键的相互作用，且一步法制备的凝胶微粒比两步法具有更大的交联程度、更高的载药量和更好的药物缓释效果。一步法凝胶微粒中水杨酸的释药规律更符合Ritger-Peppas释放模型。药物在初期突释后，按照Fick扩散机制从所制备的载药复合凝胶微粒中释放出来。复合凝胶微粒具有pH敏感的特性，即在酸性的胃环境中溶胀度和溶胀速度受到很大的抑制，药效可以得到保护，在小肠的弱碱性环境中溶胀度和溶胀速度有较大的增加，药物将得到充分的释放，适合于遇酸易失活的口服剂型药物的应用。　　⑶结合聚乙烯醇（PVA）和明胶（Gel）在生物医学材料应用方面的优点，采用冷冻—解冻法制备了PVA/Gel复合水凝胶，研究了其微观结构和力学性能，分析了其热降解行为和红外特性，分别在模拟胃液和正常人血液pH条件下研究了其溶胀行为，并以水杨酸为药物模型研究了复合水凝胶的药物释放过程。结果显示，该复合水凝胶具有多孔状结构，且孔洞丰富，柔韧度高，有一定的力学强度，有药物控制释放功效，可用作医用敷料。其溶胀速率和平衡溶胀度随明胶含量的增加呈升高的趋势。PVA/Gel复合水凝胶对温度和pH具有一定的敏感性。在相同温度条件下，复合水凝胶在pH=7.4缓冲液中，比其在pH=1.0的缓冲液中，表现出更快的溶胀速率，更高的平衡溶胀度；在相同pH缓冲液中，复合水凝胶在37℃条件下，比其在27℃条件下，也表现出更快的溶胀速率和更高的平衡溶胀度。复合水凝胶中明胶的含量影响水分子在其中的扩散机制，小分子的扩散速率与大分子链段的松弛速率相当。复合水凝胶表现出较好的药物缓释性能。相同条件下，随明胶含量的增加，复合水凝胶表现出更快的溶胀速率和更高的平衡溶胀度，其药物释放速率也略有增加，复合水凝胶本身结构对其溶胀和缓释的影响更大。复合水凝胶在不同pH环境中的药物缓释性能相似，在pH=7.4的缓冲液中表现出更快的释放速率。　　⑷以甲基丙烯酸酐为原料，对明胶进行改性修饰，在明胶分子上引入双键，以接枝明胶溶液为大分子单体前驱体溶液，以2，2-二乙氧基苯乙酮为光引发剂，经紫外照射制备光交联型水凝胶。探讨了甲基丙烯酸酐用量对水凝胶性能的影响。利用热分析（TG、DSC）、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电镜（SEM）等测试手段研究了水凝胶的化学结构和形貌特征，分析了水凝胶的交联度。研究结果显示，接枝明胶大分子前驱体溶液在紫外光照射下5-8min即发生交联，形成凝胶。SEM照片显示，水凝胶内部孔洞丰富，加入2mL甲基丙烯酸酐时，凝胶的多孔结构排序更加规整。FT-IR分析结果表明，反应均生成了接枝共聚物。