水凝胶具有类似细胞外基质(ECM)的结构和性质,在组织工程领域得到了广泛应用。其冻干支架可以实现对缺损部位的暂时替代和力学支撑,但植入后会在体内环境中再次溶胀,这种冻干-再溶胀过程会对水凝胶的性能特别是力学性能产生影响。本文制备了玉米秸秆再生的微纳米纤维素增强明胶(CF/GEL)复合水凝胶,研究了纤维素种类和含量、水凝胶基体成分等对复合水凝胶及其冻干支架结构和性能的影响,分析了水凝胶的增强机理,并在此基础上,重点研究了冻干-再溶胀过程对复合水凝胶力学性能的影响,为该水凝胶体系在组织工程领域的进一步应用提供实验依据。首先通过蒸汽爆破-碱处理-漂白的方法从玉米秸秆中提取出纤维素微米纤维(CMF),并对其进行TEMPO氧化改性处理获得纤维素纳米纤维(TOCNF)。研究了提取和改性过程对纤维素纤维尺寸、结晶度和化学结构的影响。最终获得纳米纤维素纤维的直径为17.40±4.00nm,长度为700-1500nm,长径比为53-88,结晶度为74.98%。TEMPO氧化处理成功的在纤维素上引入了羧基基团。在微纳米纤维素增强复合水凝胶中,由于与明胶基体界面相互作用的增强,TOCNF的增强作用明显优于CMF,并且同时提高了复合水凝胶的强度、模量和破坏应变。在3%的TOCNF含量下,与纯明胶相比,复合水凝胶TC3G的压缩模量提高了219.78%,破坏应变提高了29.10%。海藻酸钠和氧化海藻酸钠的加入与明胶形成了互穿网络结构,进一步调节了复合水凝胶的力学性能,并且明显减缓了复合水凝胶的降解速率。与初始水凝胶相比,冻干支架的压缩强度和模量明显提高;而冻干支架再次溶胀后水凝胶的压缩强度和模量均下降,但破坏应变显著增加。纤维素纤维、海藻酸钠、氧化海藻酸钠的加入有效的缓解了冻干-再溶胀过程导致的复合水凝胶力学性能的损失。