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高分子凝胶由于其独特的三维网络结构,能够对温度、pH、离子、溶剂组成等外界环境的变化发生响应,从而产生显著的体积相变,被广泛应用于药物控制释放体系。本文针对高分子凝胶的这种特殊的溶胀性能,首先建立了高分子凝胶的分子热力学模型,研究了其溶胀行为；然后将无机纳米颗粒掺杂在凝胶层内部,合成了一系列核壳结构微凝胶,研究了其在不同温度、pH、浓度下的药物释放行为。本文主要包括两大部分内容：第一部分：高分子凝胶分子热力学模型的建立(1)建立了温度和溶剂双重敏感高分子凝胶的分子热力学模型。该模型由高分子与溶剂混合产生的混合贡献和高分子网络自身的弹性贡献组成。前者采用多元高分子溶液的格子模型计算,后者采用Gaussian模型计算。在该模型中,一共有两类模型参数,一是高分子与溶剂以及两溶剂之间的能量参数εij；二是高分子自身的体积参数V*。通过关联N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAm)凝胶在纯水和纯乙醇中的溶胀行为可以得到溶剂与高分子链之间的能量参数以及体积参数,因此,该模型只有一个可调参数,即溶剂与溶剂之间的能量参数。研究结果表明,该模型可以很好的关联不同温度下PNIPAm凝胶在乙醇-水混合溶剂中的溶胀行为。若将上述可调参数拟合为温度的函数,该模型还能预测其他温度下,PNIPAm凝胶的溶胀行为。此外,若已知凝胶外部乙醇的体积分数,该模型还可以预测相应的凝胶内部乙醇的体积分数。(2)进一步考虑凝胶内外小分子离子的Donnan平衡、小分子离子与固定在凝胶网络上的大分子离子之间的静电相互作用以及非Gaussian链的影响,建立了多重敏感高分子凝胶的分子热力学模型。该模型有两类可调的模型参数：能量参数εij和尺寸参数Mc。研究结果表明该模型用较少的模型参数就可以较好地关联pH或离子敏感型高分子凝胶的溶胀平衡数据,其趋势与实验结果基本一致。对于pH敏感型高分子凝胶,该分子热力学模型可以描述不同响应类型的溶胀行为,如低pH收缩高pH溶胀、低pH溶胀高pH收缩以及中间收缩两端溶胀的高分子凝胶的溶胀行为。此外,该模型也能回归到温度及溶剂敏感型高分子凝胶的溶胀平衡。(3)进一步考虑随机共聚高分子凝胶内的不同单体组分,建立了随机共聚高分子凝胶的分子热力学模型。在该模型中,除了能量参数εij,和尺寸参数Mc外,两种高分子的摩尔比f对其溶胀度也有影响。研究结果表明：随机共聚高分子凝胶的体积相变点会随着某一高分子组分的增大,而向该组分纯凝胶的体积相变点靠近。此外,该模型还能很好地关联温度和pH双重敏感凝胶的溶胀行为。第二部分：核壳结构微凝胶的制备及其药物释放研究(1)制备了以氨基修饰的纳米SiO2为核,GMHA/PNIPAm为壳的核壳结构微凝胶。系统研究了不同GMA接枝率和HA分子量下,核壳结构微凝胶的粒径变化以及亲水性药物荧光素二钠在壳层的负载和药物释放行为。研究结果表明：该核壳结构微凝胶具有307K的相转变温度,并且具有可逆的溶胀-退溶胀性能。随着HA分子量或GMA接枝率的增大,其凝胶壳层的收缩量Ad增大,由此负载的模拟药物荧光素二钠含量增多,荧光素二钠的累计释放率增大,最高累积释放率为79.9%。随着微凝胶浓度的增加,其释放速度减缓,当微凝胶浓度提高为2.5%时,其累积释放率降低到50%,达到缓释的效果。(2)制备了以氨基接枝的介孔二氧化硅MSN为核,GMHA/PNIPAm为壳层的核壳结构微凝胶。系统研究了不同接枝率(Dm)下,两种不同的药物在核壳两层中的负载和药物释放行为。合成的MSN-GMHA/PNIPAm微凝胶的粒径d和凝胶层的收缩量Ad都随着Dm的增大而增大。亲水型药物阿霉素(Dox)在微凝胶壳层中负载和释放行为表明：微凝胶的Ad越小,Dox的负载量就越低,药物的累积释放率也越低。此外,由于Dox含有一定量的氨基和羟基,它能与壳层中HA上的羧酸以静电相互作用吸附。因此,当pH值较小时,由于HA中羧酸根的质子化,能将这部分药物释放出来,使得Dox的累计释放率升高,其释放平衡时间也从4h提高到6h。憎水型药物罗丹明在微凝胶内核中的释放行为表明：当高分子凝胶层包覆在MSN外面以后,罗丹明的累积释放时间由原来的12h提高到了48h以上,该凝胶层起到了缓释的效果。对比不同Dm的微凝胶中罗丹明的释放,发现Dm越小,由于凝胶层中的聚合物网络越紧密,收缩态的凝胶层越厚,从而降低了其释放速度。不同浓度微凝胶中罗丹明的释放行为表明,微凝胶的浓度越高,当温度高于最低临界溶解温度(LCST)时,由于微凝胶的聚集,罗丹明释放时需要克服的空间阻力越大,其累积释放率就越低。