由创伤、骨软骨病和骨关节炎引起的软骨缺损或畸形在临床上非常常见,据统计,仅美国每年需要进行关节软骨修复的手术就有300,000例。目前,临床上多采取自体软骨细胞移植和微骨折等技术,虽然取得了一定的成功,但从长远来看,效果仍不令人满意。与软骨类似,由严重创伤、肿瘤切除和骨感染等原因造成的骨缺损也是临床上的常见疾病。在欧美国家,骨组织的用量仅次于血液,己成为第二大使用量的移植组织。在美国,每年有约50万例病人进行骨修复手术,耗资愈25亿美元,这些数据预计到2020年还将翻一番。广泛的研究表明现有临床治疗方案如自体骨或异体骨移植还存在着很多缺陷与不足,如来源有限,且会造成新的创伤。近年来,组织工程学的兴起为软骨或骨修复提供了新的思路,避免了二次手术给病人带来的额外伤害。但是作为组织工程三要素之一的支架材料仍然存在着孔道连通性差、制备工艺复杂、引入化学试剂等各种问题,还难以满足软骨骨组织规模化的应用要求。本课题采用了一种新的支架制备技术-针刺成型工艺,得到一种三维多孔纤维材料,它具有软骨/骨组织工程支架所需的高比表面积和孔隙率,以及自然连通的孔道。此外,它的制备工艺简单,成本较低,无需引入有机溶剂,较好地规避了目前已有支架制备技术的缺陷。然而单一的针刺非织造材料在力学性能上难以满足骨组织的要求,课题通过负载生物活性玻璃以改善其力学性能。本文在对针刺非织造材料负载生物玻璃前后进行详细的理化性能测试与表征的基础上,分别探讨了材料复合前作为软骨及复合后作为骨组织工程支架的应用潜力。主要研究内容和结论如下：1.选用胶原蛋白纤维为原料,拟在组成上模拟天然软骨骨组织细胞外基质中的蛋白质成分。红外谱图和X射线衍射均显示该纤维较好地保存了胶原的活性。纤维截面似矩形,易弯曲缠结,长度、细度、卷曲性能较优,适用于进行针刺成型。且该胶原纤维的断裂强度较棉、羊毛等天然纤维好,与普通涤纶接近。此外,DSC测试显示该胶原纤维的变性温度在60℃附近2.以软骨组织对支架材料的厚度、孔径等结构和力学性能要求为指导,通过调节针刺工艺参数,设计了三种不同针刺密度的支架材料。针刺密度最大的试样厚度和面密度最小,力学性能最好,并在湿态下有所提高。该针刺材料为三维多孔结构,孔道连通性好,孔隙率可达93%,泡点法孔径测试表明支架在厚度方向上的通孔最窄处孔径值分布在20-140μm。3.为了提高针刺非织造材料的力学性能并赋予其一定的生物活性,本课题以乙基纤维素为粘结剂,经浸渍-提拉法获得了负载生物活性玻璃的复合支架。电镜照片显示生物玻璃能较均匀地包覆在纤维表面,并分布在纤维之间。支架在复合生物玻璃后拉伸和压缩性能都有了明显的提高,并表现出较好的韧性。但同时孔隙率也下降较为明显。4.针刺非织造材料在组成及纤维排列取向上很好地模拟了天然软骨组织,同时表现出了软骨组织在力学性能上的各向异性和拉压非线性的特点,其孔径结构和吸水性能也基本满足软骨的要求。复合材料仿生了骨组织无机相与有机相相结合的结构,并基本维持了纤维基支架良好的孔道特点。两种支架的力学性能能够满足部分软骨/骨组织的要求,但仍处于较低水平。通过人体骨髓基质干细胞(hBMSCs)增殖实验和对细胞形貌观察可知,两种支架均呈现出了较好的生物相容性,且生物活性玻璃的加入更有利于hBMSCs的黏附与增殖。因此,综合考虑支架的结构与理化性能,它们都初步具备了成为软骨或骨组织工程支架的可能,为软骨/骨组织工程支架的构建提供了新的思路。