由创伤、肿瘤等原因导致的骨软骨组织缺损的治疗仍然是一个巨大的临床难题。尽管已有多种治疗骨软骨缺损的方法,但目前没有一种手术或治疗可促进骨软骨缺损的完全愈合。近年来,骨软骨组织工程移植物被认为是修复骨软骨缺损较有潜力的治疗策略。考虑到软骨及软骨下骨组织不同的生物学特性,开发模拟骨软骨组织梯度力学结构及功能的仿生生物活性支架十分必要。天然水凝胶如胶原蛋白（COL）是制备骨软骨生物支架的常用材料,但其力学性能不足。在缺乏种子细胞的条件下组织诱导性较弱,严重限制了其临床应用。氧化石墨烯（GO）是一种新型的碳纳米材料,添加GO能提高生物材料的力学性能并促进干细胞的增殖分化。此外,我们发现大鼠膝关节来源软骨细胞可以通过持续培养/成骨诱导后可形成具有不同生物学特征的天然成软骨/成骨细胞外基质膜（Cg ECM/Og ECM）,可能具备的好的组织诱导性。因此,我们希望通过无细胞化组装构建的策略,协同GO及细胞外基质膜以增强胶原蛋白支架的力学性能及组织诱导性,进而构建仿生双相细胞外基质复合胶原-氧化石墨烯支架,及时用于骨软骨缺损的患者。本研究分为三个部分:第一部分:通过冷冻干燥和化学交联制备了不同GO浓度（0%、0.05%、0.1%、0.2%）的氧化石墨烯-胶原蛋白（GO-COL）多孔支架并进行材料学表征。通过细胞接种,动物模型等探究其体内外生物相容性,可降解性及成骨活性。结果表明,GO-COL多孔支架具有独特的皱褶结构,其力学强度随GO比重的增加而增大。在体外实验中,0.1%GO-COL多孔支架显示出更好的成骨生物活性和细胞相容性。在大鼠颅骨缺损模型中,0.1%及0.2%GO-COL多孔支架的骨修复效果优于单纯COL多孔支架。因此0.1%GO-COL多孔支架在体内外表现出较好的生物相容性和成骨能力,有望成为骨组织工程和再生医学的生物支架材料。第二部分:针对膝关节软骨及软骨下骨,我们首先通过持续培养/成骨诱导培养大鼠软骨细胞,分别制备出具备一定厚度的含有成软骨及成骨活性蛋白的细胞外基质Cg ECM/Og ECM。其次通过调整GO比重及添加n HAP,构建一体化GO-COL双层支架。将Cg ECM/Og ECM分别组装至双层支架,构建仿生双相细胞外基质复合胶原-氧化石墨烯支架。经过材料学表征及体外生物学检测,发现其具备仿生的力学性能,并同时具备较好的成软骨/成骨活性,并可促进骨髓间充质干细胞的增殖及分化。第三部分:为了验证双相细胞外基质复合胶原-氧化石墨烯支架的体内骨软骨修复效果,我们构建了大鼠膝关节全层骨软骨缺损模型。植入3个月后通过影像学及组织学检验支架的骨软骨缺损修复效果。结果表明双相细胞外基质复合支架组相对于空白组和单纯双层GO-COL支架组具有更好的体内骨软骨缺损修复效果,是潜在的骨软骨组织工程生物新型活性支架。