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基于环糊精主客体相互作用制得的超分子水凝胶,因其制备条件温和、凝胶化过程易于调控、可注射等特点,在药物控释、生物传感、组织工程支架构建等领域有重要应用前景。但到目前为止,该类水凝胶的研究多局限于有关制备条件研究、凝胶物理性质表征以及药物控释应用探索,几乎未见有研究工作涉及该类超分子水凝胶的功能化改性。基于此,本论文工作通过设计合成具有生物功能特性的新型聚合物客体分子和在凝胶形成过程中原位引入功能性无机纳米粒子两种方式制备了功能化的新型超分子水凝胶材料,同时通过流变、电镜、X射线衍射（XRD）等测试手段研究了体系的凝胶化动力学及其影响因素以及所得超分子水凝胶的微结构特征,并在此基础上探索了该类超分子水凝胶用作生物功能材料的条件和可能性,取得了较好的研究进展。1、基于聚合物客体分子化学修饰的功能化超分子水凝胶（1）利用吲哚美辛化学修饰的聚乙二醇前药分子（MPEG-indo）与α-环糊精（α-CD）的主客体相互作用,制得原位包埋疏水性药物吲哚美辛的超分子水凝胶。XRD表征证实,α-CD通过与MPEG-indo中MPEG链段的主客体作用贯穿到聚合物链上形成管道状结晶的超分子结构;通过流变表征研究了主客体浓度对体系的凝胶化动力学以及凝胶流变性质的影响,发现随体系中α-CD或MPEG-indo浓度的增加,体系的凝胶化过程加快,凝胶的弹性模量增加,其剪切粘度和触变性也随之增加;体外释放实验表明,超分子水凝胶对药物分子的释放持续且可控,持续释放时间达21天以上,且随α-CD或MPEG-indo浓度的增加,药物的释放速率减慢。药物分子以α-CD/MPEG-indo复合物的形式从凝胶中释放出来,其释放行为可用Higuchi扩散模型进行描述。体外细胞实验证实,释放出的MPEG-indo对Hep-2喉癌细胞有明显的抑制作用（抑制率达40%以上）。（2）基于肝素化学修饰的聚乙二醇共聚物（Hep-MPEG）与α-CD的主客体相互作用,在温和条件下制得具有生物活性的超分子水凝胶。XRD表征证实了凝胶中超分子结构的形成;通过流变手段研究了主客体浓度对体系的凝胶化动力学以及凝胶物理性质的影响,发现随体系中α-CD或Hep-MPEG浓度的增加,体系的凝胶化时间缩短,凝胶的弹性模量增加,且该超分子水凝胶在高剪切作用下可发生流动（当剪切速率从0.1 s-1增大到10 s-1时,其剪切粘度下降2个数量级）,撤去作用力后体系在5分钟之内基本可恢复到起始状态,表现出良好的触变性;以牛血清白蛋白（BSA）和Hep-MPEG为模型药物,探索了该超分子水凝胶用作双重药物载体的可能性,体外释放实验结果表明,随体系中α-CD或Hep-MPEG浓度的增加,药物的释放速率减慢,且两种药物的释放机理不同,分别遵循non-Fickian扩散和Fickian扩散模式;体外凝血实验表明,该超分子水凝胶具备良好的生物活性,表现出明显的抗凝血性能,且该凝胶材料具有良好的血液相容性（溶血率≤5%）。（3）通过聚赖氨酸化学修饰的聚乙二醇—聚丙二醇—聚乙二醇嵌段共聚物（F-68-PLL）与α-CD的主客体相互作用,制得可用作基因载体的超分子水凝胶。研究发现F-68-PLL在水溶液中首先与DNA形成稳定的复合物胶束（胶束粒径135.8 nm,Zeta电位+5.11mV）,然后通过与α-CD的主客体作用将DNA原位包埋于凝胶基质中;通过流变手段研究了主客体浓度以及DNA含量对体系凝胶化动力学以及凝胶性质的影响,发现随α-CD或F-68-PLL浓度以及DNA含量的增加,体系的凝胶化时间缩短,凝胶强度增加;DNA凝胶电泳迁移实验表明,超分子水凝胶可与DNA形成稳定的复合物,能有效阻止DNA在电场条件下的迁出;体外释放实验结果表明,超分子水凝胶对DNA有可控且持续释放的效果,随α-CD或F-68-PLL浓度的增加,DNA的释放速率减慢,且DNA是以DNA/F-68-PLL纳米复合物的形式进行释放;体外细胞实验证实,该超分子水凝胶可长时间保持DNA的生物活性,表现出良好的转染效果（转染效率15%左右）,且超分子水凝胶具有良好的生物相容性。2、基于无机纳米粒子原位杂化的功能化超分子水凝胶（ 1 ）利用两亲性聚己内酯—聚乙二醇—聚己内酯嵌段聚合物（PCL-PEG-PCL）在水溶液中对磁性纳米粒子的分散稳定作用和与α-CD主体分子的主客体相互作用,制得含磁性纳米粒子的杂化超分子水凝胶。通过紫外—可见光谱（UV-Vis）、透射电镜（TEM）等手段研究发现,PCL-PEG-PCL对Fe3O4有良好的分散稳定效果,磁性纳米粒子的粒径在10-18 nm之间;通过流变表征,研究了主客体浓度以及磁性纳米粒子的引入对体系的凝胶化动力学和凝胶性质的影响,发现随α-CD或PCL-PEG-PCL浓度的增加,体系的凝胶化时间缩短,凝胶强度增加,且磁性纳米粒子的引入可加快体系的凝胶化过程,并增强凝胶的力学强度;通过磁学性质表征发现该杂化超分子水凝胶具有超顺磁性;以BSA为模型药物,研究了所得超分子水凝胶用作磁控释药物载体的可能性,发现在外加磁场作用下,凝胶对BSA的释放速率明显减慢。（2）利用两亲性聚乙二醇—聚丙二醇—聚乙二醇嵌段聚合物（F-68）对硝酸银的还原及对所得纳米银的分散稳定作用和与α-CD主体分子的主客体相互作用,原位制得含纳米银的杂化超分子水凝胶。通过UV-Vis、TEM等表征发现,F-68可将硝酸银还原为纳米银,且对生成的纳米银有良好的分散稳定作用,纳米银沉积于F-68形成的胶束壳层,粒径在5-7 nm之间;通过流变表征研究了纳米银的引入对体系的凝胶化动力学以及凝胶流变性质的影响,发现纳米银的引入使得体系的凝胶化时间增加,凝胶强度下降,且体系中纳米银的含量越多,该影响越明显;通过扫描电镜观察到纳米银粒子在凝胶基质中良好地分散;分别以亚甲基蓝和大肠杆菌为研究对象,通过催化实验和体外抑菌圈实验证实含纳米银的杂化超分子水凝胶具有良好的催化和抗菌性能。（3）利用单甲氧基聚乙二醇（MPEG）化学修饰多臂碳纳米管（MWNTs）,然后与α-CD进行主客体相互作用,制得碳纳米管杂化的超分子水凝胶。通过TEM、UV-Vis等表征手段证实,经MPEG修饰的MWNTs在水溶液中具有良好的分散稳定性;通过流变表征发现MWNTs的含量对体系的凝胶化动力学和凝胶性质产生规律性影响,随体系中MWNTs含量的增加,体系的凝胶化时间延长,凝胶强度增大,其剪切粘度和触变性也随之增加;将辣根过氧化物酶（HRP）原位包埋于该杂化超分子水凝胶基质中,制得具有生物传感功能的超分子水凝胶材料。通过圆二色光谱表征发现,HRP在凝胶基质中保持了良好的构象稳定性,且热稳定性明显提高;将制得的生物传感器用于过氧化氢的检测,发现其对过氧化氢有快速灵敏的响应,线性范围为0.1-2.4 mmol/L,线性相关系数大于0.999,检出限为4.0×10-7 mol/L;MWNTs的引入对生物传感器有明显的增敏效果,相对于不含碳纳米管的生物传感器,含0.2% MWNTs的生物传感器的灵敏度可提高3倍以上。本论文的创新之处在于:（1）首次将疏水性药物以客体分子的方式负载于主客体作用的超分子水凝胶中,并研究了药物的体外释放规律及其生物活性,由此解决了疏水性药物在亲水性凝胶基质中的包埋与控释问题;（2）利用肝素修饰的聚乙二醇客体分子与α-环糊精的主客体相互作用,制得具有生物活性的超分子水凝胶,并首次探索了该生物活性材料用作双重药物载体的可能性;（3）通过聚赖氨酸化学改性Pluronic F-68并与α-环糊精相互作用,制得可用作基因载体的超分子水凝胶,研究了有关基因的负载、控释、传递和转染性能;（4）利用PCL-PEG-PCL在水溶液中对磁性纳米粒子的分散稳定作用和与α-CD的主客体相互作用,首次将磁性纳米粒子引入到超分子水凝胶中,并研究了磁性纳米粒子的引入对超分子水凝胶物理性质的影响以及该凝胶用作磁可控药物载体的可能性;（5）利用F-68的还原、分散稳定以及主客体作用,将纳米银原位引入到超分子水凝胶中,研究了纳米银含量对凝胶物理性质的影响以及该杂化超分子水凝胶的催化和抗菌性能;（6）利用单甲氧基聚乙二醇（MPEG）化学修饰多臂碳纳米管（MWNTs）,然后与α-CD进行主客体相互作用,制得碳纳米管杂化的超分子水凝胶,并将HRP固定于凝胶基质中制得对过氧化氢响应的生物传感器,并研究了碳纳米管的引入对凝胶物理性质以及传感器灵敏度的影响。