水凝胶在生物体内不可避免的面临以下问题:1）作为异体材料，在生物体内引起免疫应答所造成的效能下降;2）由于机械强度缺陷所导致的应用限制。针对免疫应答问题，两性离子材料（Zwitterionic materials）由于具有优异的抗蛋白质非特异性吸附能力，能够降低甚至屏蔽生物体的免疫识别，从而提高水凝胶的生物相容性。针对机械强度的缺失，依据对机械能的耗散及应力的传导分散作用，诸如双网络水凝胶、非固定交联位点水凝胶等结构被设计出来并用于组织工程中。然而目前所制备的强化水凝胶仍然在实际应用中具有局限性，其中之一的问题就是无法以单一的水凝胶结构覆盖生物组织所需的广泛模量范围。
　　为了在赋予水凝胶广泛的模量范围的同时有效提升水凝胶的力学性能，本论文以提升机械能耗散和应力分散为途径，选用具备分子间氢键作用能力和偶极作用能力的单体，制备在应力条件下能够实现协同作用的水凝胶。随后对其生物学性能进行评估，并且以组织工程材料为研究方向进行应用探索。主要内容和结论包括以下部分:
　　1.以多层氧化石墨烯为柔性交联位点，分子间氢键对单体甲基丙烯酸2-羟乙酯(HEMA)和丙烯酰胺（AAm）为共聚单体，利用在应力条件下，多层氧化石墨烯的机械能耗散与分子链之间的氢键作用相互协同，提升了水凝胶的机械强度，并且通过重复压缩实验证实了多层氧化石墨烯对氢键作用力的形成的促进作用，建立了柔性交联位点协同强化水凝胶机械强度的模型。
　　2.依据所建立的柔性交联位点协同强化水凝胶机械强度的模型，以甲基丙烯酰基化的牛血清白蛋白(mBSA)作为柔性交联位点，两性离子磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯(SBMA)为单体，小分子化学交联剂N，N-二甲基双丙烯酰胺(BIS)作为水凝胶的网络固定，制备了在超高压缩形变量条件下能够保持结构完整，且具有高压缩强度的SBMA水凝胶，随后对水凝胶在受力过程中的机械能耗散能力和弹性恢复能力进行了评估，证实了mBSA作为柔性交联位点协同强化水凝胶机械强度的有效性。
　　3.以mBSA作为柔性交联位点，采用不同修饰度的mBSA制备了可被胰酶降解的SBMA水凝胶。利用改变修饰蛋白质浓度调节SBMA网络的致密程度，进而影响了胰蛋白酶与蛋白质交联位点的相互接触，从而控制水凝胶的降解速率。制备的水凝胶还展示出了良好的生物相容性，无显著细胞毒性。
　　4.以制备小口径人造血管为目的，采用静电纺丝作为骨架，BIS交联SBMA水凝胶作为填充物，改善SBMA类水凝胶的拉伸应力，制备了骨架强化两性离子水凝胶(Scaffold reinforced hydrogel，SRgel)。SRgel具备出色的抗血小板和细胞黏附能力。此外，静电纺丝在拉伸过程中还进一步强化了两性离子水凝胶中的偶极相互作用，通过拉伸诱导SRgel能够获得更为显著的模量和强度提升。