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虽然组织工程支架用于软硬组织再生已经取得了一定的效果,但仍存在许多未解决的问题。其中,血管形成是最大的挑战。由于三维组织从外部到内部都需要营养和氧气,而它们是通过血管进行有效扩散,当细胞远离毛细血管时,会遭受缺氧和营养短缺,这限制了细胞增殖,影响组织的有效再生。近年来,纳米材料及其药物递送性能在有机/无机复合支架修复缺损组织中发挥着显著作用,这为组织工程支架有效的血管化提供了新思路。此外,不同部位的组织结构和功能具有特殊性,使得选择合适的纳米材料、支架结构对组织血管化的实现至关重要。作为无机纳米材料,介孔硅基生物活性玻璃（MBGs）是有效的递送载体,不同之处在于它具有生物活性且生物相容性得到验证。MBGs在创面愈合、骨缺损和骨-软骨再生过程中具有抗菌、抗炎、诱导再生以及血管化等直接作用,可以促进多种细胞生长、增殖和分化,特别是骨细胞和成纤维细胞。此外,鉴于MBGs出色的促成血管能力,我们相信该材料可以为改善创伤组织血管新生不足的问题提供有效的解决方案。为此,本研究优化制备了树枝状生物活性玻璃（dMBG）,用于设计并构建具有血管化的仿生三维支架。以瘢痕增生型创面、关节全层软骨和颅骨缺损模型为动物模型,开展材料学和生物学的研究以及评价。主要包括以下内容:1.为了提高MBGs的载药效率,通过两相法和高温煅烧技术,成功优化制备了具有隧道状介孔的dMBG。研究结果显示,该纳米颗粒粒径可稳定在190 nm左右,表面孔径约7.79 nm,具有较高的比表面积（888.15 m~2/g）,为活性分子和药物的优良载体。该纳米颗粒两周内能够矿化为羟基磷灰石（HAp）,dMBG与人脐静脉内皮细胞（HUVEC）共培养后展现出良好的促血管化效果和稳定的生物安全性,能够用于血管化组织再生。2.为改善严重创面修复易产生的血管化不足和瘢痕异常增生的现象,本论文通过氢键和物理吸附的协同作用,优化制备了负载5-氟尿嘧啶（5-Fu）的dMBG（载药率23%）,并通过同轴静电纺丝技术制备了芯层为5-Fu@dMBG与聚氧乙烯（PEO）混合物,皮层为可降解聚氨酯（PEEUU）的豆荚状纳米纤维（（F@B）/P）@PU。纤维形貌均匀光滑,表面润湿性好,蛋白质吸附率高,有与自体皮肤组织相匹配的降解速率和力学性能,5-Fu@dMBG纳米颗粒均匀地分散在纤维芯层PEO基质中。纤维中负载的5-Fu能够得到长效缓释,可有效抑制He La细胞（一种快速增殖的模型细胞）快速增殖。动物实验和组织学测试结果显示,（（F@B）/P）@PU处理过的伤口新生组织中有大量血管生成且形貌良好,胶原沉积量多,且能够有效抑制炎症反应,在皮肤组织修复方面具有潜在应用。3.为仿生关节软骨（AC）,实现软骨下骨层的血管化以及其与上层软骨的平缓过渡,通过化学接枝将活性多肽REDV负载到dMBG上,制备了dMBG-REDV纳米颗粒。随即采用双层浇铸-冷冻干燥技术将优化的dMBG-REDV和明胶（Gel）复合制备了梯度仿生支架（gradient bionic scaffold,GBS）,在成分组成和孔结构上均呈现出梯度变化。支架孔径随dMBG-REDV的添加而增大,仿软骨下骨区（Gel/0.3%dMBG-REDV）与仿软骨区（Gel）之间有明显的过渡区。此外,该支架仿软骨下骨区（Gel/0.3%dMBG-REDV）具备良好的力学支撑性能且能够对多肽REDV进行长效缓释。制备的GBS能够促进人脐静脉内皮细胞（HUVEC）的增殖和迁移,同时GBS仿软骨下骨层具备诱导HUVEC细胞形成血管的能力。新西兰兔的膝关节软骨组织愈合、H＆E染色、MASSON染色、番红-固绿染色和Ⅱ型胶原染色表明,GBS对新西兰兔关节全层软骨的再生与重塑效果显著,12周内缺损部位被完全填充,软骨和软骨下骨组织均被再生出来,新生组织表面光滑、胶原密度高,且与自体组织结构类似,与原组织体现了一致性和完整性。4.针对骨缺损修复中支架促血管能力不足的问题,将接枝血管内皮生长因子（VEGF）的掺锶树枝状介孔生物活性玻璃（dMBG/Sr）引入可以光固化的改性透明质酸（HA）水凝胶,增强复合水凝胶的血管化能力和成骨活性。同时,添加聚乳酸-羟基乙酸/明胶（PLGA/Gel）柔性纳米短纤维增强增韧,使水凝胶富有弹性以适应颅内压变化。PLGA/Gel短纤维通过酰胺键连接到水凝胶链段,与dMBG/Sr-VEGF纳米颗粒界面产生非共价作用（氢键）。研究结果显示,甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）改性的HA活性双键的接枝率达24%。增强增韧的透明质酸/纳米纤维/纳米颗粒水凝胶（HAMA/NF/NPs）前驱液在90s内能够快速成胶,具备可注射性。光固化的HAMA/NF/NPs水凝胶溶胀后不易破碎,且表现出良好的弹性和抗压缩性能,同时,具有合适的降解速率以及有效缓释VEGF。HAMA/NF/NPs水凝胶能够促进鼠胚成骨细胞（3T3-E1）的增殖,更重要的是具备诱导HUVEC细胞形成血管的能力,通过CT对水凝胶修复的大鼠颅骨缺损进行评估,8周的新生骨体积高达96.45%且骨密度高,组织学测试显示出良好的修复效果。