水凝胶具有毒性低、生物相容性好、可生物降解和机械性能可调等特点,从而使其在生物组织工程、药物缓释、水处理等方面获得了广泛的应用。其中,具有pH/温度响应性的智能水凝胶备受关注。氨基与酸酐或琥珀酰亚胺环在水中的反应具有点击反应所具有的快速、简单、绿色的特点,非常适用于水凝胶的制备。本研究基于生物质大分子制备了具有温度/pH双响应性的(半)互穿网络水凝胶,并研究了其在药物缓释及水处理方面的应用。主要工作包括以下三部分:(1)通过在N-乙烯基己内酰胺自由基聚合反应过程中加入3-巯基丙酸得到端羧基聚N-乙烯基己内酰胺,然后将其用于修饰羟丙基甲基纤维素得到具有温度敏感性的纤维素衍生物(HPMC-PNVCL)。另外,通过聚琥珀酰亚胺与三羟甲基氨基甲烷反应,得到具有良好水溶性的部分开环的聚琥珀酰亚胺聚合物(PSI-TRIS)。然后,将HPMC-PNVCL、PSI-TRIS与聚乙烯亚胺(PEI)溶于水中,通过PSI-TRIS中剩余琥珀酰亚胺环与PEI之间的开环反应得到semi-IPN水凝胶。以凝胶Entinostat临床试验质量分数和溶胀度为指标,通过单因素实验优化了semi-IPN水凝胶的制备条件。通过FTIR、NMR、SEM、XPS等方法对聚合物及semi-IPN水凝胶的结构和性能进行了表征。通过MTT法,研究了该水凝胶对小鼠乳腺癌4T1细胞的细胞毒性。最后,以5-氟尿嘧啶(5-Fu)为模型药物,研究了该水凝胶对药物的控释性能。实验结果表明,该水凝胶具有良好的生物相容性,其对药物的释放行为遵循Korsmeyer-Peppas动力学模型。该semi-IPN水凝胶有望成为药物缓释载体的候选材料。(2)以马来酸酐和N,N-二甲基丙烯酰胺为原料,通过自由基聚合制备了含酸酐基团的二元共聚物(PMD)。将PMD、聚赖氨酸、N-异LXH254丙基丙烯酰胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺溶于水中,通过PMD与聚赖氨酸之间的氨基-酸酐反应形成互穿网络(IPN)水凝胶中具有pH敏感性的一个网络,同时通过N-异丙基丙烯酰胺与N,N-亚甲基双丙烯酰胺之间的自由基聚合形成具有温度敏感性的另一网络。通过FTIR、SEM和XRD等方法对IPN水凝胶进行表征,并以5-Fu作为模型药物研究了该IPN水凝胶在不同pH和不同温度下的药物释放行为。实验结果表明,5-Fu从IPN水凝胶的释放依赖于环境的温度和酸碱度,并surface-mediated gene delivery且5-Fu从该水凝胶中的释放行为遵循Korsemeyar-Peppas动力学模型。本研究为IPN水凝胶药物控释载体的制备提供了一种新的方法。(3)通过马来酸酐和N,N-二甲基丙烯酰胺之间的自由基聚合制备了含酸酐基团的二元共聚物(PMD)。使用4-叠氮苯甲酸修饰可溶性淀粉得到含有叠氮基的聚合物淀粉衍生物(St-ABA);通过马来酸酐与丙烯酰胺之间的自由基聚合反应制备含酸酐基团的聚合物(PMA),然后将其与炔丙胺反应得到含有炔基的聚合物(PMA-PA)。接着,将PMD、St-ABA、PMA-PA和聚赖氨酸溶解于水中,通过PMD与聚赖氨酸之间的氨基-酸酐点击反应形成IPN水凝胶中具有pH敏感性的一个网络。通过Cu~+催化下St-ABA与PMA-PA之间的叠氮-炔烃环加成反应得到IPN水凝胶的另一网络。以凝胶质量分数和溶胀度为指标,通过单因素实验优化了IPN水凝胶的制备条件。对该水凝胶的温度、pH敏感性进行了研究,通过FTIR、SEM、XPS和XRD等方法对合成的聚合物及IPN水凝胶进行了表征。溶胀实验结果表明,IPN水凝胶具有pH和温度敏感性。最后,以阳离子染料亚甲基蓝(MB)和阴离子染料曙红Y(EY)为模型污染物,考察了IPN水凝胶的吸附性能。实验结果表明,IPN水凝胶对MB和EY的吸附过程符合伪二阶动力学模型和Langmuir等温模型,为单分子层上的化学吸附。该IPN水凝胶作为一种广谱吸附剂,在废水处理中具有广泛的应用前景。