背景：关节软骨病变是影响所有年龄段人的常见疾病，随着病变的发展，骨软骨损伤逐渐延伸到软骨下层骨组织并出现骨软骨缺损。骨软骨缺损包括骨，软骨和骨软骨界面的损伤或退化。骨关节缺损的因素很多种当中最常见的如关节部位创伤过度运动、风湿、骨关节炎等。为了可以修复骨缺损，从70年代后期开始临床治疗研究可以修复骨软骨缺损的方法，这些方法中最常用的是手术去骨，骨髓刺激术和骨软骨同种异体移植方法，虽然研究表明骨髓刺激治疗后有一些积极的结果，但它们只是姑息性治疗，而不是治愈性的。另一方面，同种异体移植使用在免疫排斥和疾病传播方面存在限制。因此，重要的是需要开发用于治疗骨软骨缺损的潜在替代疗法。组织工程技术已经成为人类组织或器官修复，替代和修复的最有希望的医疗手段之一。骨软骨细胞微环境由邻近的细胞分泌的细胞外基质(ECM)和周围的可溶性因子共同组成。ECM提供机械支持和时空调节的生化信号细胞指导它们的增殖，分化，迁移和细胞凋亡。反过来，细胞可以相互作用并重塑周围环境ECM。在组织形态发生分化期间，细胞受到所处环境的各种物理和化学信号调节，这些信号具有一定的物理梯度和化学梯度，基底硬度梯度孔径梯度和生物蛋白信号调节具有调节各种细胞行为功能，组织工程的目标之一是通过在工程化的三维支架内结合物理，化学，时间和空间梯度来创建模拟体内发现的细胞和组织复杂性的微环境。目前的研究已经从早期的单相单因素支架进入多相梯度支架的研究但是仍然无法确定一个准确的适应骨软骨关节不同区域物理化学性质且可以诱导细胞分化的合理参数，如何制造出具有骨软骨连续界面，且具备物理生物诱导信号的梯度支架是当前组织工程的难点　　目的：水凝胶是模拟细胞外基质(ECM)的3D组织支架的理想材料，本实验以探究GELMA/PEGDA/HAP的分级多控支架的理化性能和研究细胞在分级多孔支架的生长和转化的规律为目标，采用原位沉淀浇铸和冷冻干燥的技术相结合的方法制备了具有骨相过渡区软骨相的三梯度复合分级多孔支架，然后通过研究复合材料的理化性能和生物相容性，优选出最佳组分用作骨和软骨修复材料，进一步制备出具有基底梯度和孔径梯度为一体的GELMA-PEGDA-HAP复合分级多孔支架[11]，初步探讨了一体化支架的结构和性能，为以后的动物应用研究提供基础实验依据。　　方法：首先，结合原位沉淀-紫外光交联法制备了不同比例和组分的甲基丙烯酸明胶一聚乙二醇二丙烯酸酯-羟基磷灰石(GELMA-PEGDA-HA)凝胶和甲基丙烯酸明胶-聚乙二醇二丙烯酸酯凝胶(GELMA-PEGDA)，并研究了材料的理化性能。支架按照GELMAPEGDA和HAP不同比例的构成分为三组，每组三个。每种支架制备三个，共27个支架。然后对每个支架进行物理表征，分别为电镜观察，重量和体积溶胀测试，交联度测试，压缩模量测试，酶降解实验，交联度测试，红外光谱分析，孔隙率和孔径大小及分布情况。然后从中是筛选出六组符合骨软骨结构孔径梯度和基底刚度梯度的材料，然后通过原位沉淀和冷冻干燥的方法制备出两组梯度支架，每个支架有三部分组成，分别是软骨区过渡区和骨区。对梯度支架进行物理表征研究其理化性能，并用Oring软件做单因素方差分析。　　结果和结论：1.骨软骨复合梯度支架的物理表征测试表明与只有GEMA和PEGDA构成的支架相比，引入HAP的支架表现出更优良的物理特征，在硬度，孔径、孔隙率、酶降解测试中均优于单纯的GELMA和PEGDA构成的支架，表明HAP引入可以提高支架的理化性能。　　2.HAP的引入对于支架的强度具有重要影响，研究发现当加入HAP的比例为30％时支架的理化性能表现最优，当HAP比例占60％时，支架的理化性能表现为下降。表明HAP引入支架的比例存在最优比。过多的HAP会使支架变得更脆弱。　　3.一体化骨软骨支架则维持高交联度，高于单组份支架。压缩模量测试表明随着加入PEGDA材料的比例提高，支架的强度得到增强，在引入羟基磷灰石交联后，骨架的机械强度增加，孔径减小，与单组分内部微孔的数量相比，骨架的交联度增加，并且骨架的膨胀率和体外降解速率显着降低，三维支架的压缩和拉伸强度随羟基磷灰石含量的增加而增加。但在聚乙二醇丙烯酸酯占比大于明胶的组份，支架模量变化较大。　　4.梯度支架的物理表征显示梯度支架软骨相，过渡区，骨相接触紧密，无分层现象。交联度大于均匀支架，电镜下显示和过渡区和骨区软骨区接触紧密，孔径衔接完整，呈交叉侵入状。孔隙率从软骨区向骨区逐渐降低，孔径从骨区向软骨区逐渐减小。压缩测试显示三相梯度支架的弹性模量和压缩强度均大于单相支架。具备替代骨软骨组织的条件。吸水速度快，降解时间长，交联度高于均质支架。孔径尺寸和基质刚度复合生理梯度要求，具有良好的应用前景。　　回顾展望：在本文的后半部分通过筛选具有匹配骨软骨关节物理梯度特点的材料，求证各种材料配比对骨软骨支架力学性能的影响，最终确定了合适比例成功制备了骨软骨一体化复合支架，并探究了梯度支架的物理表征，为后续实验奠定了基础。当前组织工程面临的主要限制是生物材料强度还无法完全应用于临床治疗。此外，更好的理解梯度支架的功能，创造可以在特点时间，空间精确的诱导细胞分化培养是未来研究的热点。