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水凝胶具有高溶胀性、渗透性及其与人体组织的相似性，在生物、医药及组织工程等领域具有广阔的应用前景，尤其是环境敏感性水凝胶日益引起人们的研究兴趣，其中聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)类温敏性水凝胶是中外学者研究的热点。本文选择具有可降解性肽键的聚天冬氨酸衍生物作为交联剂，以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)和丙烯酸(AAc)为单体原料，合成了系列聚N-异丙基丙烯酰胺/丙烯酸(P(NIPAAm/AAc))水凝胶。研究了水凝胶的温敏性、溶胀性、热力学性质、结构形态和生物降解性，并初步探讨了水凝胶对药物的包埋与缓释作用。
1、以马来酸酐(MA)和氨水(AN)为原料，采用微波辐射法合成了聚天冬酰亚胺(PAI)。其较佳合成工艺路线如下：将摩尔配比MA：AN=1.0:1.2的马来酸酐与氨水溶液混合均匀，先在3300 W/m3微波照射强度下加热制备白色固体马来酸铵盐。然后将马来酸铵盐固体在氮气保护下33700 W/m3微波照射聚合反应20 min，得到聚天冬酰亚胺粗品，进一步纯化即得纯品。
2、聚天冬酰亚胺与乙醇胺反应，合成了聚天冬氨酸衍生物-N-羟乙基聚天冬酰亚胺，并进一步与丙烯酰氯反应制备了N-丙烯酰氧乙基聚天冬酰亚胺(NAE-PAI)。1H和13C核磁共振谱表征结果表明，聚天冬酰亚胺分子中只有部分天冬酰亚胺重复单元发生开环反应，引入了部分丙烯酰氧乙基侧链，获得了部分取代的NAE-PAI产品。
3、以NAE-PAI为交联剂，以NIPAAm为主要单体原料，加入少量AAc单体调节聚合物的亲水性，通过自由基聚合反应合成了系列温敏性P(NIPAAm/AAc)水凝胶。
4、NAE-PAI交联P(NIPAAm/AAc)水凝胶的温敏性变化规律与亚甲基双丙烯酰胺(BIS)交联水凝胶类似，其低临界溶解温度(lower critical solution temperature，LCST)可在30℃～39℃之间调节。NAE-PAI交联水凝胶的LCST值与AAc用量基本呈线性关系，随着AAc用量的增加，水凝胶的LCST值逐渐增大。可以通过改变AAc用量，调节P(NIPAAm/AAc)水凝胶的相转变温度LCST。交联剂NAE-PAI的用量对水凝胶的相变温度LCST值无显著影响。
5、分别研究了NAE-PAI交联P(NIPAAm/AAc)水凝胶在PBS(pH=7.4)溶液、蒸馏水和pH=1.2的酸性溶液中的溶胀性能。在上述三种介质中水凝胶均具有较高的溶胀性能(饱和溶胀度基本上均大于20 g/g)；随着丙烯酸用量的增加，水凝胶在PBS(pH=7.4)溶液和蒸馏水中的溶胀度逐渐增大；而在pH=1.2的酸性溶液条件下，随着丙烯酸用量的增加，水凝胶的溶胀度逐渐减小。在37℃下，水凝胶在上述三种介质中的溶胀度均比25℃下低；水凝胶在PBS(pH=7.4)溶液中的溶胀度均大于在pH=1.2的酸性溶液条件下的溶胀度，且随着丙烯酸用量的增加，在两种溶液中的溶胀度差别越大，说明这种水凝胶不仅具有温敏特性，而且具有pH值敏感性。
6、水凝胶的溶胀动力学研究结果表明，水凝胶在蒸馏水中的溶胀速率和溶胀度均比PBS溶液中高；交联剂用量越大，水凝胶的溶胀速率越低。
7、水凝胶的退溶胀动力学研究结果表明，水凝胶在45℃ PBS(pH=7.4)溶液中可快速收缩失水而发生退溶胀现象。交联剂用量和丙烯酸用量对水凝胶的退溶胀速率无显著影响。
8、热力学研究结果表明，NAE-PAI交联P(NIPAAm/AAc)水凝胶的热解稳定性比BIS交联P(NIPAAm/AAc)水凝胶差。NAE-PAI交联水凝胶的结构形态研究(SEM)表明，该类水凝胶是具有规则孔状结构的聚合物网络。水凝胶在蒸馏水中溶胀时间越长，孔洞结构越大；水凝胶在PBS缓冲溶液中有一定的溶蚀作用；水凝胶中交联剂用量越大，孔洞结构越小，网络结构越紧密。总之该类水凝胶具有规则的孔状结构，可以负载药物分子或组织细胞，在医学领域具有潜在的使用价值。
9、在蛋白酶的催化作用下NAE-PAI交联P(NIPAAm/AAc)水凝胶可发生降解作用。在NAE-PAI交联水凝胶中，交联剂用量越大，水凝胶的降解速率越低；丙烯酸用量越大，水凝胶的降解速度越低；介质中蛋白酶浓度越高，水凝胶的降解速率越高。
10、分别以牛血清蛋白(BSA)和5-氟尿嘧啶(5-FU)为模型药物，研究了水凝胶对药物的包埋与释放性能。发现水凝胶对BSA和5-FU具有较高的包埋率，包埋率均大于98％，具备作为药物载体的可能性。
11、水凝胶对BSA的体外释放研究结果表明，在37℃的PBS溶液中，开始阶段BSA的释放速率较大，随着时间的延长，释放量逐渐趋于恒定。水凝胶中丙烯酸用量越大，BSA的释放率越低；交联剂用量对BSA的释放率无显著影响。
12、水凝胶对5-FU的体外释放研究结果表明，在25℃的PBS溶液中，丙烯酸用量越大，药物的释放率越大；交联剂用量越大，药物的释放率越小。37℃时，丙烯酸用量越大，药物的释放率越小；交联剂用量越大，药物的释放率越小。