水凝胶具有与生命组织类似的吸收大量水分而溶胀的三维网状结构,在药物释放、传感器技术和组织工程中都有很广泛的应用,可以作为组织填充剂、药物缓释剂、包埋生物酶的载体、人造血浆、人造皮肤、组织工程支架材料等。点击化学反应条件要求宽松,反应过程对水和氧气不敏感,产率高,立体选择性好,产物稳定性好。通过点击化学制备水凝胶具有快速高效,模块化和副反应少等优点。目前研究较多的点击化学反应是Cu(Ⅰ)催化的炔基和叠氮的CuAAC反应,但是反应中金属催化剂的使用无法避免生物毒性方面的潜在问题。越来越多的研究期望在点击化学中不使用金属催化剂,以适应生物体内应用。这一类不使用金属催化的点击化学称为无铜点击化学。本文第一章综述了当前水凝胶和点击化学的研究进展,比较了各种制备方法的优势和可以改善的方向,提出了环炔功能化和叠氮功能化的水溶性高分子为原料,利用炔环的环张力促进叠氮—环炔的加成反应(SPAAC)在水溶液中无需催化的情况下快速高效的进行点击化学反应,制备具有良好生物相容性的水凝胶的研究思路。本文第二章设计并合成了通过醚键、酯键和碳链等不同单元连接的叠氮和环辛炔修饰的双官能度聚乙二醇衍生物,并且通过FT-IR,1H NMR, 13C NMR, ESI-MS对产物进行了表征。通过体外细胞毒性、粒径以及凝胶的溶胀和降解等实验对水凝胶及其前体的各项物理化学性质进行了表征。实验结果验证了可以在生理条件下通过叠氮和环辛炔之间的无铜点击化学反应制备水凝胶,制备水凝胶的前体材料在细胞实验中表现出了较低的毒性。本文第三章通过增加PEG上的功能化官能团数量缩短形成水凝胶的凝胶时间,提高交联密度。我们合成了2,2--双(叠氮甲基)三亚甲基碳酸酯和环氧修饰的环辛炔,用带有端羟基的PEG引发其开环反应制备了含有多个叠氮或环辛炔官能团的PEG高分子；我们还通过带有端羟基PEG引发缩水甘油开环聚合,得到多羟基的聚乙二醇衍生物,再分别通过二溴己烷将羟基卤化,最后分别用叠氮钠和环辛炔修饰得到多官能度的末端支化的聚乙二醇衍生物。通过FT-IR,1HNMR以及13C NMR对产物结构进行了表征,通过体外细胞毒性测试、粒径测试以及凝胶的溶胀和降解等实验对形成水凝胶的材料以及水凝胶的各项物理化学性质进行了表征。本章中含有多官能度的聚乙,二醇衍生物制备的水凝胶凝胶时间更短、溶胀率更高并且含有酯键的聚乙,二醇衍生物形成的水凝胶具有可降解性。本文第四章通过叠氮和环辛炔修饰天然高分子壳聚糖,制备了壳聚糖的衍生物,在尽量不改变壳聚糖自身物理化学性质的同时,使得壳聚糖衍生物可以通过无铜点击化学反应制备壳聚糖为骨架的类天然高分子水凝胶。通过FT-IR和1HNMR对产物进行了表征。较低浓度的壳聚糖衍生物在生理条件下即能通过叠氮和环辛炔之间的点击化学反应形成水凝胶,有望拓展壳聚糖在生物医用领域的应用范围。本文第五章在比较了前三章中制备的水凝胶的凝胶时间以及溶胀降解等性能的基础上,选取了比较适合用作血管栓塞剂的多官能度聚乙,二醇衍生物形成的水凝胶进行进一步的生物相容性测试以及作为血管栓塞剂的动物实验。通过凝胶材料和降解产物的体外细胞毒性测试判断多官能度聚乙,二醇衍生物形成的水凝胶拥有较低的细胞毒性；通过可注射水凝胶在小鼠皮下形成水凝胶的实验证实了可注射的凝胶材料在生物体内能够快速形成具有良好生物相容性的水凝胶；最后在新西兰兔耳动脉进行了可注射水凝胶用作血管栓塞剂的实验,结果表明该可注射水凝胶在血管内能凝胶化而阻断血液循环,并且在数天内通过水凝胶的降解使得血液循环恢复正常。