海藻酸盐是一种天然可再生的生物大分子,由于其优异的生物相容性、生物可降解性、无免疫原性和凝胶性,在组织工程领域显示出巨大的应用潜力。然而如何使用海藻酸盐制造出质地均匀且结构规整的组织工程支架以及同时满足理想支架材料所有的性能要求,仍然是当前组织工程研究面临的一个难点。基于此,本论文以羟基磷灰石-葡萄糖酸内酯（HAP-GDL）为交联体系,实现了海藻酸盐的均相交联。利用生物大分子的层层静电组装,实现了支架材料表面的活化。而且以生物活性纳米粒为填料,旨在通过复合材料的优化组合,制备出理想的海藻酸盐复合凝胶支架材料。首先以羟基磷灰石（HAP）作为内源交联剂,在葡萄糖酸内酯（GDL）的水解作用下制备了海藻酸盐的均相凝胶。进而结合冷冻干燥法和生物大分子的层层静电组装制备了海藻酸盐-壳聚糖-明胶复合凝胶（Alg-CS-GT）支架。通过对比分析海藻酸盐凝胶（Alg Gel）、海藻酸盐-明胶复合凝胶（Alg-GT）、Alg-CS-GT和海藻酸盐/明胶-壳聚糖复合凝胶（Alg/GT-CS）的元素组成、XPS谱、形态结构、机械性能、溶胀性、生物降解性和细胞相容性,验证HAP的内源交联和生物大分子的层层组装在构建复合支架材料方面的可行性。结果表明,所制备的海藻酸盐支架材料均呈现良好的3D形貌和均匀的孔隙结构。层层组装过程中聚电解质复合物的形成改善了离子交联的脆弱性,使支架材料的机械性能和溶胀稳定性提高。尤其是Alg-CS-GT支架在控制溶胀和降解方面的效果最佳。通过层层组装技术将明胶包覆于材料最外层,其含有的RGD多肽可以有效地提高支架材料的细胞粘附性,说明生物大分子间的层层组装可以有效地改善支架材料的表面活性。而且Alg-CS-GT支架对MG63和MC3T3-E1细胞的粘附、增殖和分化均表现出最佳的效果,说明采用HAP的内源交联和生物大分子的层层组装构建理想的复合支架材料是切实可行的。然后,为了弥补Alg-CS-GT机械性能的不足,使其满足理想支架材料的应力要求。在上述方法的基础上,采用物理共混的方法将具有生物活性的纳米材料如细菌纤维素纳米晶（BCNs）、二氧化硅纳米粒和二氧化钛纳米粒掺入到海藻酸盐基体中分别制备了海藻酸盐/细菌纤维素纳米晶-壳聚糖-明胶复合凝胶（Alg/BCNs-CS-GT）支架、海藻酸盐/二氧化硅-壳聚糖-明胶复合凝胶（Alg/SiO₂-CS-GT）支架和海藻酸盐/二氧化钛-壳聚糖-明胶复合凝胶（Alg/TiO₂-CS-GT）支架。通过SEM、材料试验机、PBS的溶胀和降解试验、体外生物矿化试验以及体外细胞培养试验考察这些纳米材料对复合支架材料的孔隙结构、机械性能、溶胀性、降解性、生物矿化能力和生物活性的影响。结果表明,所制备的海藻酸盐复合凝胶支架均展现出规整的3D形貌和良好的孔隙结构。随着纳米材料含量的升高,复合支架的孔径逐渐减小,孔隙率下降,导致材料的机械性能增强。FT-IR、XRD和热重分析结果表明,复合支架中纳米材料与海藻酸盐之间产生了分子间的氢键作用。纳米材料的加入使复合支架的溶胀和降解都得到了一定程度的控制。而且SiO₂和TiO₂纳米粒都能增强复合支架的生物矿化能力。体外细胞相容性试验结果表明,纳米材料的加入均能促进细胞在复合支架上的粘附、增殖和分化,然而当纳米材料的含量过高时,复合支架的孔径显著降低,不利于细胞的渗透生长及其代谢废物和营养物质的传递,使细胞在支架材料上的活力降低。最后,为了拓宽海藻酸盐支架在硬组织或肌肉组织中的应用,采用互穿网络（IPN）方法制备了高强度的海藻酸盐/聚丙烯酰胺-壳聚糖-明胶复合凝胶（Alg/PAAM-CS-GT）支架。结合海藻酸盐的离子交联和聚丙烯酰胺的共价交联构建的复合支架呈现棱角清晰和结构规整的3D形貌。随着PAAM含量由40%增长至80%,复合支架的抗压强度展现出指数增长的趋势。Alg/PAAM-CS-GT的溶胀和降解主要受IPN结构中共价交联的PAAM控制,PAAM含量越高,复合支架的溶胀率和生物降解率越低。当PAAM的含量不超过60%时,复合支架良好的生物相容性促进了细胞的增殖和分化。但是随着PAAM含量的继续升高,复合支架的孔径显著下降,致使细胞活力降低。上述工作表明通过调节复合材料的组分含量,可以实现其对海藻酸盐复合凝胶支架材料物化性能和生物活性的调控。