本论文针对天然多糖海藻酸钙水凝胶及壳聚糖材料力学强度差的问题,通过引入聚乳酸(PLLA)制备复合材料进行增强,并对复合方式、拓扑结构、表面形貌及培养环境进行系统研究,制备生物相容性和力学强度优良的复合材料,用于软骨或者骨组织修复。海藻酸钙水凝胶因其良好的生物相容性广泛应用于组织工程支架材料的研究,实验以海藻酸钠(SA),碳酸钙,葡萄糖酸内酯(GDL)为原料,通过原位相转变制备可注射凝胶,用于软骨组织微创修复材料的研究。测定了单一变量条件下不同海藻酸钠浓度、f值(钙离子与羧基的摩尔比)及n值(葡萄糖酸内酯与钙离子的摩尔比)对海藻酸钙凝胶力学强度、溶胀率、浸提液pH值等得影响,从而获得各组分最适的配比；另外,通过原位接种软骨细胞,研究了软骨细胞在凝胶中的生长行为。但作为组织工程支架的海藻酸钙水凝胶存在着力学强度不足的缺陷,因此实验进一步通过采用复合溶菌酶-壳聚糖微球,通过壳聚糖微球的降解与海藻酸发生交联而提高海藻酸钙水凝胶的强度。然而其力学增强效果尚不明显,因此实验进一步通过制备聚乳酸网络支架来增强海藻酸钙水凝胶,从而使得系统的力学强度有了显著的提高。通过体外细胞培养实验及动物实验对聚乳酸/海藻酸钙水凝胶复合支架的生物相容性进行了评价。实验结果表明,聚乳酸/海藻酸钙水凝胶复合支架的制备不仅弥补了海藻酸钙水凝胶力学强度不足的缺陷,同时改善了聚乳酸作为组织工程支架时细胞粘附性较差的问题。采用传统冻干方法所制备的壳聚糖支架往往形成片状、凹槽状结构的孔洞结构,此种孔洞结构不利于细胞的粘附增殖。因此本论文采用冰滴作为制孔剂,得到表面大孔、内部孔洞相连的新型壳聚糖支架。致孔剂不仅无毒,而且操作简单。然而单纯的壳聚糖支架其力学强度较差,因此实验通过将多级开孔壳聚糖(HPCS)同聚乳酸复合得到力学强度优异的三维蜂窝状孔洞结构的复合支架。本研究对HPCS支架,三维蜂窝状壳聚糖/聚乳酸(CS/PLLA)复合支架及常规冻干法所制备的壳聚糖(CS)支架进行了表面形貌、力学性能、细胞培养等性能的比较。结果显不,CS/PLLA复合支架大孔内部形成了相互贯通的蜂窝状三维结构,HPCS支架表面均匀分布着大而开放的孔洞结构,且大孔内部贯穿着相互连通的小孔结构,孔壁较薄,大部分孔径尺寸不等。其中两种纯壳聚糖支架的力学强度非常接近,而CS/PLLA复合支架其力学强度有了明显提高。成纤维细胞在CS/PLLA复合支架上生长状态明显优于HPCS及CS支架。因此这种对壳聚糖拓扑结构的设计不仅弥补了常规冻干支架的缺陷,提高了细胞相容性,并且通过同聚乳酸的复合形成的三维的蜂窝状的拓扑结构,将拓扑结构的应用延伸到了三维尺度,在组织工程支架领域中的应用提供了新的突破点。天然高分子材料存在的最大缺陷即是力学强度的问题,本研究通过将其同力学性能优异的PLLA复合,从而得到了力学强度及生物相容性都较好的组织工程支架材料。另外实验得到了具有三维的蜂窝状结构的CS/PLLA复合支架,将拓扑结构的应用延伸到了三维尺度,在组织工程支架领域中的应用提供了新的突破点。同时实验首次采用生物力学反应器,通过模拟体内的动态环境,考察了动静态培养条件下,细胞在三维支架上的生长形态、细胞外基质及bFGF生长因子的分泌情况等方面的差异。