在骨组织工程领域,制备力学性能和孔结构与骨组织相似的高孔隙率骨组织支架一直是最具有挑战性的课题之一。生物活性材料能够在分子生物学水平上刺激细胞响应从而诱导组织再生,而合理的三维多孔结构则可以满足三维血管系统的生长需要。然而,高孔隙率的多孔结构会导致力学性能的下降。目前的研究多集中于使用复合材料和十字交叉的网格结构来改善力学性能,但这样的植入体的力学性能和孔结构的可调节性不佳。因此,制备具有良好生物活性和力学性能的三维支架是重要的研究方向之一。作为经典的夹层结构,瓦楞结构拥有优异的孔隙率和良好的力学性能,将瓦楞结构与骨组织工程相结合,为制备具有与自然骨相近的孔隙率和力学性能的骨组织支架提供了理论基础,有可能解决高孔隙率的三维多孔支架力学性能不理想这一科学难题。本课题首先采用反应性瞬时纳米析出法(RFNP)制备了纳米生物活性玻璃(BGNPs)。对比传统溶胶-凝胶法制备的微球,综合比较了两种方法制备的生物活性玻璃在形貌、粒径、钙分布和团聚程度等方面的差异。利用SEM、EDS、DLS等仪器对以上方面性能进行表征,并采用体外降解实验法,在模拟体液中对两种方法制备的BGNPs进行生物活性与生物降解性能的研究。实验表明,使用RFNP法制备的生物活性玻璃粒径更为均一,分散性更好,钙的掺杂量更接近于理论值,并且组成成分更为均匀。生物活性实验表明,RFNP法制备的生物活性玻璃能更快地发生降解,并且较之传统方法制备的微球生物活性更好。其次,为了探究夹层结构在微米尺度的力学性能,结合经典瓦楞结构,通过3dsMax软件设计了网格形、V形和圆形三种基本结构并将三种结构进行组合。以聚乳酸(PLA)为原料,采用熔融沉积法(FDM)3D打印制备夹层结构样品,对打印条件进行分析优化。将打印得到的实物分别进行静态压缩试验,三点弯曲实验和冲击性能测试以探究其力学性能。研究结果表明,3D打印得到的夹层结构规避了传统夹层结构面板与内芯粘黏度不好的问题,三种结构均能满足骨组织的机械性能要求,同时不同结构组合会得到不同的力学性能,为设计力学性能可调的骨组织工程支架提供实验根据和理论基础。最后,对上述制备得到的纳米生物活性玻璃,利用硅烷偶联剂KH-550对RFNP法制备的纳米生物活性玻璃表面进行改性。得到分散性更好,与高分子材料相溶性更好,粒径更小的改性生物活性玻璃微球(mBGNPs)。采用浸渍法将改性后的生物活性玻璃负载进纯PLA中,并对其进行力学性能和生物活性探究。经实验发现,mBGNPs能够均匀地负载进PLA夹层结构中,并且硬度较大的mBGNPs能够在一定程度上增加支架力学性能。生物活性实验表明,负载了 mBGNPs的夹层结构表现出良好的生物活性。