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海洋贻贝能够在液体环境中通过足丝牢固的粘附到多种材料的表面,研究表明一种特殊的氨基酸——3,4-二羟基苯丙氨酸(Dopa)在贻贝的胶状粘附足盘的形成过程中发挥着重要作用。此外,在贻贝的粘附足盘中还发现了无机离子(特别是Fe3+)的大量存在。Dopa中的邻苯二酚基团能够被氧化成醌,并与氨基、巯基等基团发生反应形成共价键,还能与金属离子(如Fe3+)发生络合形成配位键,这种强的共价和配位能力是贻贝粘附的关键所在。模仿贻贝的这种粘附作用,利用含有邻苯二酚的聚合物制备的水凝胶可以用作药物载体,具有良好的生物相容性。本课题就是在贻贝的粘附作用的启发下,以海藻酸钠(SA)和壳聚糖(CS)为原料分别制备了2种富含邻苯二酚基团的衍生物,并利用这2种衍生物分别通过Fe3+诱导和I04-诱导制备了不同的水凝胶,筛选出一种能够持续、可控释放药物的可注射的、生物相容性好的水凝胶。具体研究内容如下：(1)基于贻贝粘附作用,我们分别以SA和CS这两种多糖为底物,制备几种仿生粘附材料,并利用1H-NMR对其进行了表征。测得DSA和CCS的最高邻苯二酚修饰度分别为29.1%和77.7%,CSA和NACCS的修饰度分别为29.3%和24.5%。(2)利用合成的仿生粘附材料制备了两类不同的水凝胶,即海藻酸钠类水凝胶和壳聚糖类水凝胶,这两类水凝胶的成胶方式又各自有两种：I04诱导的以及Fe3+诱导的。分别对每种水凝胶的成胶时间进行了考察,主要考察了3个因素(邻苯二酚修饰度、IO4-或者Fe3+与邻苯二酚的摩尔比、巯基浓度)对成胶速度的影响,筛选出一种成胶速度较快的仿生水凝胶——Fe3+诱导的CCS-NACCS水凝胶(最快能够在12 s内成胶)。(3)利用旋转流变仪、Raman光谱、UV-vis光谱以及SEM对水凝胶进行了表征,探讨了水凝胶的成胶机制——Fe3+诱导的CCS-NACCS水凝胶是一个共价-配位的双重交联体系,并解析了其胶体结构以及孔径大小(呈多孔状,孔径为48μm)。(4)选取了一种广谱抗癌药——阿霉素(DOX)作为模式药物,对我们制备的Fe3+诱导的CCS-NACCS水凝胶的载药、释药性质进行了考察,发现pH为7.4时,药物包封率为99.5%,载药能力为0.998 mg DOX/g水凝胶,60 h内DOX的累积释放率达到44.9%,pH值的降低能够提高药物释放率。利用Ritger-Peppas方程拟合发现水凝胶的释药机制为Fickian扩散。细胞实验证实Fe3+诱导的CCS-NACCS水凝胶具有良好的生物相容性,且能持续、可控地释放DOX,并且整个过程中能够维持DOX的药效,并利用激光共聚焦对细胞内的DOX进行了定位。总之,本课题模仿贻贝的粘附作用制备出一种能够持续、可控释放药物的可注射的并且具有良好生物相容性的水凝胶,并对水凝胶的成胶速度、成胶机制、载药释药能力、释药机制以及细胞毒性等方面进行了研究,开发出一种新型药物载体,考察了其在生物医药领域的应用价值。