肌肉骨骼和关节疾病影响着数千万人的健康。关节软骨是一种透明光滑的组织,它覆盖在骨端关节头的表面,起到减少相邻两骨间的摩擦等作用。但它是一种无血管无神经的组织,所以一旦缺损,很难自发修复。关节软骨损伤是临床上十分常见的病症,也是骨科和运动医学中公认的治疗难题。由于软骨无血管无神经,营养供应不佳,传统观点认为软骨损伤无法自发修复,如果不采取外加手段干预治疗,会导致进一步的软骨磨损,甚至引发骨关节炎；另一方面,尽管骨软骨损伤有一定的自发修复能力,但修复组织常出现软骨终末分化的现象,对其结构和功能造成不可逆的损害,严重影响患者的生活工作质量。针对目前软骨损伤修复过程中碰到的难题,本研究分别构建生物活性材料以开发针对性治疗方案。首先通过对新西兰大白兔体内造模,我们评估了部分软骨损伤、全层软骨损伤和骨软骨损伤的自发修复能力。结果显示部分软骨损伤无自发修复能力；全层软骨损伤有一定自发修复能力,且观察到间质干细胞(MSCs)从缺损边缘向缺损中心流动；骨软骨损伤有一定自发修复能力,但修复组织出现软骨终末分化现象。进而针对部分软骨损伤修复,通过使用软骨损伤离体模型和生物材料模拟体内微环境,评估了MSCs在部分和全层软骨损伤表面的粘附性和细胞形态,并进一步利用Transwell实验评估外源性与内源性SDF.1对体外培养细胞的诱导迁移作用。离体模型与体外实验结果显示,与软骨微环境和二型胶原(col Ⅱ)支架相比,软骨下骨微环境和一型胶原(col I)支架更有利于MSCs粘附,且SDF-1能够显著提高MSCs的迁移。在此基础上构建的col I复合SDF.1生物活性支架为部分软骨缺损创造了合适的微环境,动物实验验证显著提高了兔部分软骨损伤自发修复能力。最后针对骨软骨损伤修复,体外实验结果显示通过抑制经典Wnt/β-catenin通路活性,PTHrP能够显著降低茜素红染色和终末分化相关基因的表达。对新西兰大白兔体内骨软骨损伤造模,缺损处移植胶原.蚕丝双层支架,并在三个不同时间点关节腔注射PTHrP(术后4.6,7.9和10.12周)。术后4.6周PTHrP治疗组的修复再生效果(软骨和软骨下骨的重建)要优于其他时间点治疗组,软骨终末分化现象减少(钙化、骨化、基质降解),BMSCs成软骨能力提高(细胞形态、col II和糖胺聚糖合成)。此外,PTHrP的应用时间影响PTHrP受体的表达,进而影响PTHrP的治疗效果。综上,对于部分软骨损伤,我们应用col Ⅰ生物膜材料复合基质细胞衍生因子SDF-1构建生物活性材料促进C-MSCs和SM-MSCs的迁移粘附,进而开启软骨自发修复；对于骨软骨损伤,我们应用胶原.蚕丝双层支架复合甲状旁腺激素相关蛋白PTHrP抑制软骨终末分化,促进成软骨过程,进而提高软骨自发修复质量。该研究结果无论对于解释软骨损伤治疗的生物学本质,还是最终临床转化治疗软骨损伤都有至关重要的意义。