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由于创伤、疾病或肿瘤等原因导致的骨与软骨等硬组织或器官缺损已成为临床治疗的难题，上世纪六十年代器官移植在临床治疗中发展起来，但是在很大程度上受到供体来源有限的限制。组织工程的发展为组织器官的缺损修复提供了一种新的思路。组织工程综合了工程学、材料科学与生命科学的原理与方法，开发可重建、维持或改善组织功能的生物替代物。组织工程主要涉及到支架材料、细胞和生物活性因子三个要素。其中，生物可降解的支架发挥着重要作用，为组织再生提供空间支撑，支持细胞粘附、增殖、分化与组织新生。因此，支架的化学组成、物理结构和生物学性质对于组织再生非常重要。理想的支架材料应满足: (1)生物相容性好，降解时间可控，降解产物无毒;(2)具有三维结构，孔隙率高，孔间贯通以便氧和营养物质与代谢产物的交换;(3)有一定的力学强度支撑;(4)适宜的、可与细胞作用的表面化学性质和形貌结构。随着研究工作的不断深入，研究者们虽然开发了多种不同种类的生物材料、不同微/纳结构的支架制备技术和具有不同诱导能力的功能修饰方法等，但骨和软骨等硬组织的再生修复依然面临许多问题。 因此，我们在课题组前期工作基础上，对担载活性药物的静电纺丝纤维、三维(3D)多孔支架、化学修饰的无机/有机复合材料、材料表面生物修饰以及体内降解等方面，进行了一系列体外和体内的实验研究，系统考察了可吸收高分子硬组织固定与修复材料的生物活性、体内降解行为及其应用前景。全文主要包括以下六个部分内容: 1)采用静电纺丝技术制备了担载不同含量活性药物二甲基砜(MSM)的聚（丙交酯-乙交酯）(PLGA)微/纳米纤维毡，探讨其用于软骨组织工程的可行性。载药纤维的尺寸均匀，药物担载的效率较高，药物能够缓慢释放，载药纤维可促进兔软骨细胞增殖、粘附、细胞外基质(ECM)分泌、软骨特异性基因与蛋白的表达。表明担载MSM的PLGA纤维对于软骨缺损再生修复具有潜在的应用前景。 2)利用熔融离心纺丝技术制备了蔗糖纤维，将其作为反向致孔剂结合冷冻相分离技术，制备了PLGA多孔组织工程支架。制备的支架孔隙率较高，孔间高度贯通，具有独特的微孔道结构和大量微孔。能够显著促进软骨细胞长入和渗透到支架内部，并保持高度的多糖分泌活性。这表明该微孔道多孔支架不仅支持细胞渗透到支架内部，还能够满足氧和营养物质的流入，以及代谢产物的流出，是软骨或骨等硬组织再生修复的理想选择。 3)通过采用端羧基低聚乳酸对纳米羟基磷灰石(n-HA)表面进行可控接枝修饰，获得了不同接枝率的op-HA纳米粒子。接枝改性后op-HA粒子在溶液中分散性与稳定性明显增强，与PLGA基体的界面相容性获得明显改善，制成多孔支架后op-HA粒子在PLGA基体内分散得更均匀。适当的接枝率（1.1％或5.2％）可使op-HA/PLGA复合材料多孔支架和膜表面的钙、磷元素的暴露增加，进而显著促进小鼠成骨前体细胞成骨相关基因和蛋白的表达。这表明对纳米粒子表面适当的接枝修饰有助于增强op-HA/PLGA骨组织工程支架材料的成骨分化能力。而接枝率过高(9.1％)，则会使钙、磷元素的暴露降低，从而影响支架材料的成骨分化能力。 4)通过聚多巴胺的吸附作用，将胶原模拟多肽(P15)和成骨生长肽(OGP)固定于op-HA/PLGA复合材料表面，对材料进行生物活性修饰，探讨其成骨分化能力。发现与物理吸附相比，通过聚多巴胺吸附的多肽P15能够明显促进小鼠成骨前体细胞的粘附和生长，吸附的多肽OGP可明显增强成骨前体细胞的碱性磷酸酶活性、矿化钙沉积和成骨特异性基因、蛋白的表达。这表明聚多巴胺吸附多肽改性材料的生物修饰方法有利于提高骨组织工程支架材料的成骨分化能力。 5)系统考察了表面接枝聚乳酸(PLLA)的g-HA纳米粒子与PLLA复合内固定材料（g-HA/PLLA）动物体内降解行为。接枝修饰的g-HA/PLLA复合材料的力学强度比PLLA和n-HA/PLLA复合材料稍高。将PLLA、n-HA/PLLA和g-HA/PLLA复合材料植入到兔背部肌肉内不同时间后，材料的外观大体变化并不明显，力学强度和分子量逐渐降低，g-HA/PLLA复合材料降低的速度最快，结晶度与热性能也呈现出相似的变化规律。随着材料不断降解，g-HA/PLLA复合材料最先出现孔洞，并越来越明显。结果表明接枝改性的g-HA纳米粒子在提高复合材料的初始力学强度和改善在基体中分散性的基础上，能够促进水分渗透进入PLLA基体，明显加速PLLA基体材料在体内的降解，这对于体内需要较高初始力学强度和较快降解速率的骨折（如股骨头骨折等）内固定具有重要的意义，同时该材料也可用于骨组织工程以促进骨骼再生修复。 6)将g-HA/PLGA、n-HA/PLGA和PLGA骨组织工程多孔支架材料植入到兔背部肌肉内，系统考察不同时间的体内降解与生物矿化。g-HA纳米粒子没有改变g-HA/PLGA多孔支架材料的微观结构，但对于其热性能有轻微的影响，包括降低了其热分解温度和升高了其玻璃化转变温度。体内植入后，与PLGA相比，g-HA/PLGA和n-HA/PLGA表现出较快的降解速度和较强的矿化能力。与n-HA/PLGA相比，g-HA/PLGA由于g-HA粒子在PLGA基体中更均匀的分散而表现出更快的吸收和矿化。g-HA/PLGA植入对兔的肝肾功能没有影响。结果提示g-HA/PLGA由于其良好的体内吸收和生物矿化能力，作为骨替代支架材料是骨组织工程和骨再生修复的理想选择。 综上所述，我们通过担载活性药物MSM、改变组织工程支架的结构形式、化学修饰无机粒子/有机基体复合材料、材料表面生物修饰和体内降解观察等对可吸收硬组织固定与修复材料进行了初步研究，制备的一系列材料具有良好的结构、生物活性、体内降解和生物矿化能力，能够明显促进软骨细胞或成骨前体细胞的功能性分化，将有望用于软骨或骨等硬组织的固定与再生修复。