水凝胶驱动器在仿生设备、软机器人技术、环境传感及信息存储等领域具有广阔的应用前景。聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)是一种典型的温度响应型高分子,且具备良好的生物相容性,被广泛应用于制备温敏水凝胶驱动器。本论文通过光引发的自由基聚合反应,构建了多种基于PNIPAAm的双层水凝胶驱动器。通过与螺吡喃、单宁酸-铁离子络合物的结合,赋予了双层水凝胶在溶剂、温度以及近红外(NIR)等刺激下的变形行为,并探索了其在仿生血管支架材料中的应用。论文的主要研究内容如下:第一章讲述了水凝胶驱动器的研究背景及进展,并总结了其在不同领域的应用。第二章讲述了利用蓝光引发的自由基聚合反应,制备了聚(N-异丙基丙烯酰胺-螺吡喃)/聚(N-异丙基丙烯酰胺)(P(NIPAAm-SP)/PNIPAAm)双层水凝胶驱动器。螺吡喃是一类在紫外光/可见光辐照下能发生可逆光异构化反应的荧光染料,可在无荧光的螺吡喃(SP)结构和有荧光的部花菁(MC)结构之间可逆地转换。因此,该双层水凝胶不仅具有溶剂、温度响应的变形行为,还具有多重刺激响应的变色性能。本章主要探究了溶剂和温度等条件对水凝胶荧光强度的影响,并探索了该双层水凝胶在温控夹持器和仿生元器件等方面的应用。第三章讲述了以单宁酸(TA)和三价铁离子(Fe3+)形成的络合物作为光热剂,将其引入到聚(N-异丙基丙烯酰胺)/聚乙二醇(PNIPAAm/PEG)双层水凝胶中,制备了近红外响应型水凝胶驱动器。近红外光辐照引起水凝胶局部高温,使得PNIPAAm层发生体积相转变而收缩,从而驱动水凝胶发生变形。该水凝胶驱动器由于具有近红外响应特性,实现了远程且精准的驱动,并可以在空气中实现弯曲。第四章讲述了受到血管多层的管状结构为启发,利用双层水凝胶驱动器在其体积相转变温度(VPTT)以上卷曲成管状结构的特性,探索了P(NIPAAm-SP)/PEG在仿生血管支架材料方面的应用。当环境温度高于VPTT时,双层水凝胶会卷曲成管状结构;而低于VPTT时,水凝胶呈伸展状态。并且,在生理温度37℃时,P(NIPAAm-SP)层呈疏水态,利于细胞黏附;而在室温下P(NIPAAm-SP)层呈亲水态,利于细胞脱附。在P(NIPAAm-SP)层培养人脐静脉内皮细胞(HUVEC),发现其黏附于管状凝胶内层,经培养一段时间后,可形成具有特定网状结构的内皮细胞层。免疫染色结果显示细胞层内肌动蛋白和血管内皮钙黏蛋白均有表达,细胞骨架发育良好,细胞与细胞之间联系紧密。上述结果揭示了“自卷曲”的凝胶驱动器有望用于血管内皮重塑。本文通过构建多种功能性的双层水凝胶驱动器,实现了水凝胶的溶剂、温度以及近红外响应的驱动能力。在VPTT以上,水凝胶膜通过自卷曲实现管道结构,在该支架上HUVEC具有良好的粘附和增殖能力,展示了其具有应用于组织工程化血管支架的潜力。