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聚乙烯醇(PVA)水凝胶具有用作软组织替代物的理想特性,因其无毒性、无致癌性,较强的机械性能和良好的生物相容性而被广泛使用于生物医学研究。然而,PVA水凝胶的韧性不足以承受人类承重环境的要求。目前已经有研究表明糖胺聚糖可以作为增塑剂增加PVA水凝胶的韧性和粘弹性,大幅度提高其压缩模量。但是,PVA水凝胶较差的细胞黏附性使其还是不能成为组织工程支架。所以本文通过在PVA-HA水凝胶的基础上加入类人胶原蛋白(HLC)增加细胞亲和力,提高细胞黏附性。然后加入吐温80作为制孔剂提高整体的孔隙率,从而制备出一种高韧性高细胞黏附性的PVA-HA-HLC复合水凝胶。之后通过正交实验对实验条件进行优化,得到较为理想的水凝胶后进行相关性能的检测和分析。理化性能包括宏观和微观结构,孔径大小和孔隙率测定,溶胀率,压缩强度和循环压缩测试。生物学性能测试包括细胞毒性实验,通过活死细胞染色实验研究水凝胶黏附细胞的生长状况;溶血性实验,将水凝胶浸提液与动物血液混合,观察是否会发生溶血情况,最后我们进行了兔软骨缺损修复实验探讨PVA复合水凝胶能否治疗软骨缺损。研究结果表明:(1)新型海绵状大孔PVA水凝胶最佳的制备工艺为:常温溶解(分子量为1000000 g/mol,浓度为0.6 wt%)的透明质酸(HA),然后升温到90℃溶解(分子量为89000-98000,醇解度≥99%)的聚乙烯醇,浓度为7 wt%,然后将温度降到37℃溶解浓度为4 wt%的类人胶原蛋白(HLC),溶解完全后添加4%的吐温80。搅拌均匀后倒入模具24孔板,冻融1次,其中在-20℃下冷冻8 h,之后取出在室温下融化2-3 h。然后用超纯水洗3d,每4 h换一次水,就可以得到PVA~S(PVA-HA-HLC)水凝胶,同样的方法不添加HLC得到的PVA~C(PVA-HA)水凝胶作为对照组。(2)我们进行了SEM观察和孔隙率测定两种水凝胶,结果显示PVA-HA-HLC水凝胶孔径在100-300μm之间,在孔壁上形成10-20μm的密集小孔。水凝胶整体充满交错联通的大孔,孔隙率最高为94.5%。而PVA-HA水凝胶少量的大孔结构,孔壁光滑无孔,孔隙率仅为60%。PVA~S在湿胶状态下,挤压后可迅速吸水复原;干胶状态下,在30 s内溶胀率可达到约1200%,而PVA~C水凝胶在干胶状态下30 s内溶胀率仅达到约150%。另外机械性能实验显示PVA~S水凝胶的压缩模量和压缩率分别达到5.56 MPa和90%,而PVA~C水凝胶的压缩模量和压缩率分别为3.34 MPa和80%。(3)细胞毒性实验表明两种水凝胶都具有良好的细胞相容性,而且毒性等级为1级或0级,满足国家生物材料标准;动物溶血率实验结果表明两种水凝胶都无红细胞溶血现象;细胞黏附实验表明小鼠软骨细胞可以附着在PVA~S水凝胶孔径和孔壁上,并且可以纵向向水凝胶内部生长,活力良好。而在PVA~C水凝胶上只能少量的黏附在表面,容易被PBS洗脱掉。(4)软骨修复试验结果显示两种水凝胶植入兔体内后,没有出现红肿溃烂等症状,炎症较小,并且随着植入时间的增加,炎症消失。12周后,空白组软骨没有愈合现象,HE显示受损部位炎症细胞很多,无法形成新组织;PVA~C组软骨缺损部位有部分愈合,形成了新组织,炎症较少;PVA~S组缺损部位完全愈合,HE显示新生组织和软骨细胞充满了受损部位,并且炎症消失。番红O-固绿染色实验表明PVA~S组恢复的组织中存在大量软骨细胞,PVA~C组中则只有边缘有少量软骨细胞,空白对照组几乎没有软骨细胞。因此,本文创新性的采用HLC和HA两种生物活性材料来增强PVA水凝胶,解决了PVA水凝胶细胞黏附性差的重大缺陷,并且利用吐温80来促进体系相分离,制备出一种孔隙率高、吸水速率快、力学性能优良、细胞黏附性良好的新型海绵状大孔软骨修饰水凝胶,与由常见的冷冻熔融物理交联方法制备的PVA水凝胶相比较,极大地提高了水凝胶的机械强度,韧性和粘弹性,赋予水凝胶较大的孔径和孔隙率,解决了PVA水凝胶细胞黏附性差的显著缺点。