生物材料,特别是聚合物,金属,陶瓷是我们日常生活中必不可少的,这主要归功于他们在医疗领域全新的应用。创伤、疾病、器官衰竭,生理系统失调,先天缺陷等往往需要进行外科手术。最常见的需要替换的材料如骨骼,其中包括盆骨,膝盖,指关节,椎骨,肘关节,牙齿,还有一些有机体,例如心脏,肾脏以及皮肤。生物材料就是指这种用来替换这些器官的材料。聚合物作为应用最为广泛的生物材料,大量用于心血管及软组织的替代。有机硅聚合物得益于良好的生物相容性、良好的氧渗透性、良好的机械性能、热稳定性、光学透射率、耐久性、抗紫外线性和低成本,被广泛用作生物材料。然而,聚二甲基硅氧烷是自然疏水的,这导致了许多由来已久的问题,例如脂质相互作用的增加,可润湿性降低,与晶体强烈的键和能力等,这就需要对PDMS材料进行精修。由于其优异的性能,如优异的耐化学性,耐油性、耐磨性、良好的减震效果,拉伸强度和断裂伸长率高,聚氨酯材料同样得到广泛采用。因此,开发有机硅和聚氨酯相结合的方法制备聚硅氧烷-聚氨酯共聚物材料,结合其优良的性能和修改其可润湿性会给我们一种新型生物材料。在本论文中,我们开发和优化了一种简易,环境友好(无溶剂)的生物材料,该材料基于聚硅氧烷-聚氨酯,对制备的材料的表征结果显示,改进后的材料在亲水材料和水凝胶传感器方面有一定的优势,实验细节如下;在第一项研究中,通过甲醇(羟基)封端的聚二甲基硅氧烷和交联剂异佛尔酮二异氰酸酯之间的缩合反应制备中间体大分子单体PDMS-IPDI。将甲基丙烯酸2-羟乙酯(HEMA)掺入中间体中以获得PDMS-HEMA大分子单体。通过紫外自由基聚合的方法,我们制备了一种聚硅氧烷-聚氨酯(PDMS-HEMA)膜。整个过程无需使用任何溶剂或添加剂。采用红外光谱验证PDMS-HEMA膜的形成。然后,将上述制备的PDMS-HEMA膜通过用七甲基三硅氧烷物理处理而亲水化。并对所得PDMS-HEMA薄膜在润湿性,形态,形貌,溶胀,机械性能和蛋白质吸附方面进行表征。与作为对照的原始PDMS-HEMA材料相比,亲水化的PDMS-HEMA膜的表面润湿性,粗糙度和蛋白质吸附显著改善,而膜也表现出优异的光学性质。然而,材料溶胀性质的改善仍然不明显,表明材料内部形态仍为基于疏水性的硅氧烷PDMS。同时材料也表现出较好的长期亲水性,这在材料在五个月内没有明显的疏水性恢复得到体现。在第二项研究中,有机硅水凝胶是通过将预先制备的疏水性(PDMS-HEMA)与典型的亲水性聚合物聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯(PEGMA)通过自由基聚合反应结合而不使用任何溶剂或添加剂来制备的,以获得PDMS-HEMA-PEGMA薄膜。红外光谱结果证实了PDMS-HEMA-PEGMA网络形成,而所制备的嵌段共聚物的亲水性取决于(PDMS-HEMA)/PEGMA比率。增加PEGMA含量导致材料平衡水含量(EWC),相分离,表面粗糙度和拉伸强度增加,同时材料的断裂伸长率,光学透射率和降低的水接触角(WCA)和蛋白质吸附等性能下降。TGA结果还表明,PEGMA含量对水凝胶的热稳定性没有明显影响。在第三个研究中,通过疏水的大分子单体PDMS-IPDI和亲水的反应单体混合物(HEMANVP-DMA)进行自由基共聚反应,制备了一系列对pH和溶剂刺激响应的硅水凝胶。本系列多功能响应性水凝胶可以根据其溶胀长度,采用目测方法观察其响应性能。该水凝胶能够估测溶液的pH值,区分不同的溶剂或者检测水中有机溶剂的含量。值得强调的是该水凝胶是可重复使用的。