关节软骨由于没有血管、淋巴及神经，损伤后几乎不能自身修复。目前，用于治疗关节软骨损伤的常用方法，如微骨折技术、自体软骨细胞移植技术等，能一定程度上改善关节功能，但远期治疗效果均不理想。对于大面积软骨损伤，特别是软骨及软骨下骨损伤，目前在临床上还没有比较好的治疗方法。而组织工程技术的发展为解决关节骨软骨缺损修复提供了一种可行思路。软骨和软骨下骨截然不同的生理特征和细胞外基质组成，以及其独特的中间钙化软骨层过渡结构，决定了用于骨软骨再生修复的组织工程支架需具有仿生的梯度设计。
　　本论文通过静电纺丝制备纤维膜，结合剪切分散、冷冻干燥和热交联等技术，制备了由纤维搭接形成、具有贯穿大孔结构和良好压缩性能的三维多孔支架。综合天然高分子和合成高分子的优势，以生物相容性良好的合成高分子材料左旋聚乳酸(PLLA)和天然高分子材料明胶(Gel)为主要原料制备了PLLA/Gel复合纤维。在此基础上，通过在制备软骨层支架的复合纤维中添加糖胺聚糖(GAG)成分，在制备钙化软骨中间层和骨层支架的复合纤维表面通过模拟体液(SBF)矿化沉积不同量的羟基磷灰石(HAp)成分，再通过三层支架复合的方式，从结构和组成上对天然骨软骨组织中“透明软骨-界面层结构-软骨下骨”的复杂结构进行双重仿生，得到一种可用于骨软骨组织一体化再生修复的梯度三维支架。进一步，将亲和骨髓间充质干细胞(BMSCs)的多肽E7修饰于梯度三维支架上，增强支架植入体内后对BMSCs的募集能力，促进组织再生。
　　本论文首先通过扫描电镜(SEM)、压缩性能测试、热重分析(TGA)、体外降解等表征，探索了制备过程对三维支架理化性能的影响，确定了优化的支架制备条件。其次，将BMSCs分别接种到不同组成的三维支架上，通过表征细胞活性（增殖、死/活染色、形貌）证实了支架的生物相容性。第三，通过酶联免疫分析(ELISA)等手段，确定了不同组成的三维支架具有促进BMSCs向成软骨分化和成骨分化的作用。最后，以新西兰大白兔的膝关节骨软骨缺损为模型，将梯度三维支架植入缺损部位，通过生物力学、核磁共振成像(MRI)、微计算机断层扫描技术(Micro-CT)等手段研究确定，E7亲和多肽修饰的梯度三维支架可有效募集体内BMSCs，具有最显著的促进骨软骨缺损再生修复的能力。以上研究结果表明，合理设计的梯度三维纤维支架有望通过组织工程策略用于再生修复关节骨软骨组织缺损。