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海藻酸钠水凝胶由于其良好的溶胀率、生物相容性以及可降解等优点被认为是一种理想的生物医用材料,可以广泛应用于组织工程、医用敷料等领域。但是单一海藻酸钠水凝胶机械性能差和细胞粘附性能低等缺陷,大大制约了其在相关领域的进一步应用。我们以天然纤维素为原料构建出功能性纳米纤晶和电纺纤维膜,添加至水凝胶中得到具有良好力学性能和生物相容性的功能性海藻酸钠水凝胶,在医用敷料和组织工程领域展现了广泛的应用前景,具体如下:首先利用简单新颖的一步法制备得到具有抗菌抗污效果的新型纤维素纳米晶。该方法,无需使用任何还原剂,并能将Ag@AgCl牢固地附着在纤维素纳米晶(CNC)表面上。该复合材料在180分钟内几乎可以完全降解甲基橙,而在PVP溶液中制备的复合材料性能更稳定。经过三个实验循环,降解效率保持在85%以上。另外,根据抑菌圈实验研究结果发现,CNC-Ag@AgCl复合材料对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均有良好的抗菌活性,且对革兰氏阴性菌大肠杆菌具有更明显的抑菌效果。然后将以上制备得到的CNC-Ag@AgCl以物理共混的形式加入海藻酸钠(SA)水凝胶基体中,在此过程中加入单宁酸调节水凝胶交联密度的均匀性。通过FTIR、XRD、XPS、TGA、SEM、溶胀率和保水率测试实验等表征结果证明,CNC-Ag@AgCl在单一海藻酸钠水凝胶基体中分散均匀并通过分子间氢键作用形成稳定的双网络海藻酸钠水凝胶,同时复合水凝胶保持了单一海藻酸钠水凝胶良好的保水性及溶胀率。通过万能试验机对水凝胶材料的拉伸性能进行研究,我们发现海藻酸钠/CNC-Ag@Ag Cl水凝胶(SACA)和海藻酸钠/CNCAg@AgCl/单宁酸水凝胶(SACAT)系列水凝胶材料韧性均有显著的提高。随着CNC-Ag@AgCl含量的增加,水凝胶复合材料的断裂伸长率明显增加后减小。其中0.05-SACAT水凝胶材料的韧性最好,其断裂伸长率是纯海藻酸钠水凝胶的16倍。通过计数法与抑菌圈法实验证明,SACA和SACAT系列水凝胶材料均有良好的抗菌性能。SACA和SACAT系列水凝胶材料的抗菌性能随CNC-Ag@AgCl含量的增加而表现出明显的提高;0.2-SACA水凝胶材料的抗菌性能最好,纯海藻酸钠水凝胶则无明显的抗菌效果。同时发现水凝胶复合材料对大肠杆菌(革兰氏阴性菌)的杀菌效果略优于金黄色葡萄球菌(革兰氏阳性菌)。同时,通过静电纺丝构建了另外一种纳米纤维电纺膜,以层状形式添加到海藻酸钠溶液中,并辅加明胶、磷酸氢二钠再经钙离子交联后进行仿生矿化。FTIR、XRD、TGA、SEM、保水率和溶胀率测试实验等表征证明,仿生矿化后水凝胶内部生成较多类骨磷灰石,且水凝胶均具有良好的保水率和溶胀率,有利于改善水凝胶的生物相容性。通过万能试验机对水凝胶材料的压缩性能进行研究,我们发现以层状形式将静电纺丝纳米纤维膜添加到水凝胶中对水凝胶的压缩强度有较为明显的影响,随着层数的增加,压缩模量逐渐提高,但添加层数过多会造成水凝胶内部缺陷,降低其压缩模量。通过万能试验机对水凝胶材料的拉伸性能进行研究,我们发现相较于纯海藻酸钠/明胶水凝胶(SAG),仿生矿化海藻酸钠/明胶水凝胶(M-SAG)断裂伸长率明显提高,含纤维仿生矿化海藻酸钠/明胶水凝胶(M-SAG-C)断裂伸长率和拉伸强度均有所增强。通过体外降解性能测试,我们发现SAG系列水凝胶具有良好的降解性能,第九周后干态降解率和湿态降解率达到最高值。经体外细胞实验的研究发现,含纤维海藻酸钠/明胶水凝胶(SAG-C)、M-SAG和M-SAG-C水凝胶材料都无明显的细胞毒性。同时,M-SAG-C水凝胶材料中类骨磷灰石的引入使细胞在复合材料表面具有更好的黏附性和增殖能力,且矿化程度越高,水凝胶材料的细胞相容性也越好。