聚乳酸因其良好的生物相容性、生物可降解性以及易于加工,作为骨组织修复材料得到了广泛的研究和应用,但也仍然存在力学强度不足、亲水性不佳以及缺乏成骨诱导活性等缺陷。甲壳素晶须(CHWs),具有一定的长径比和纳米尺寸,不仅呈现出优异的生物相容性、成骨活性和抗炎抗菌等性能,而且,还具有极其优越的力学性能,其纵向模量可高达150GPa,近年作为聚合物基体的增强增韧填料得到了广泛的应用。尤为值得一提的是,CHWs水悬浮液在一定条件下具有液晶特性,而液晶以及液晶弹性体材料在引导细胞行为以及组织修复方面因具有独特的优势,近年引起众多科学家的研究兴趣。众所周知,3D打印技术因快速高效和可个性化设计等优势成为制备支架材料的首要选择,其中,新兴的溶液3D打印技术因打印设备简单、操作性强以及可支持在基体材料中引入生物活性物质或填料而受到高度关注。基于以上分析,本论文旨在充分利用CHWs的上述诸多优异性能,制备综合性能优异的CHWs/聚乳酸新型骨组织修复复合材料,以弥补单一聚乳酸骨组织修复材料存在的不足。围绕这一研究目的,本论文主要开展了如下工作:1.针对3D打印聚(L-乳酸)(PLLA)多孔支架存在的力学强度较差、成骨活性弱尤其韧性不足这一瓶颈问题,本研究设计在PLLA基体中引入CHWs。考虑到天然多糖不耐高温,本研究选用溶液3D打印技术。而且,为了提高复合墨水的可打印性以及纤维之间的界面粘结,采用二氯甲烷(DCM)、2-丁基乙醇(2-Bu)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)三元溶剂体系制备CHWs/PLLA复合墨水,该复合墨水通过3D打印技术获得了不同晶须质量比的CHWs/PLLA复合多孔支架。主要针对CHWs含量对复合支架的理化性能以及细胞亲和性、成骨活性和抗炎性能的影响进行了研究。结果表明,制备的CHWs/PLLA复合支架具有良好的三维多孔结构,孔径为400±14μm,孔隙率为80±5%。与单一PLLA支架相比,CHWs/PLLA复合支架具有更好的亲水性和压缩性能,并且由于CHWs的存在,复合支架表面更有利于细胞的黏附、增殖和碱性磷酸酶(ALP)活性表达及钙沉积形成。此外,与其它低含量CHWs的复合支架相比,只有CHWs质量含量为40%的CHWs/PLLA复合支架具有一定的抗炎作用。2.鉴于CHWs在一定条件下可呈现出特定的液晶性能,本章首先采用酸解法制备CHWs,然后通过碱解法获得脱乙酰处理0、0.5和2 h的0CHWs、0.5CHWs和2CHWs三组晶须样品,经超声分散获得不同脱乙酰度CHWs液晶。研究了不同脱乙酰化时间对晶须的zeta电位、形貌、结晶性能以及液晶性能和流变性能的影响。结果表明不同脱乙酰度的CHWs均表现出手性向列相液晶特性,且黏度、G’和G’’值均随着脱乙酰度的提高,在0CHWs、0.5CHWs和2CHWs三组样品中依次增大。在此基础上,进一步采用京尼平化学交联0CHWs、0.5CHWs和2CHWs液晶,从而制备了不同交联程度的液晶弹性体0CHWG、0.5CHWG和2CHWG,并对液晶弹性体的液晶特性、流变性能以及压缩性能进行了研究。结果显示,经京尼平交联后的各组CHWs液晶弹性体的液晶织构由手性向列相液晶转变为向列相液晶,且交联后的0CHWG、0.5CHWG和2CHWG样品的粘度、G’和G’’值均有显著性提升,且G’始终大于G’’。尤其2CHWG组的G’和G’’是最高的,且G’远远大于G’’值,表现出弹性凝胶态液晶。此外,相对于0CHWG和0.5CHWG液晶弹性体表现出的溶液态或软凝胶态,2CHWG样品表现出较好的弹性,经多次手动循环压缩后弹性保持良好。3.鉴于液晶弹性体独特的液晶特性、良好的弹性和生物学特性,在上一章的研究基础上,借助于聚多巴胺(PDA)这一二级反应平台进一步将CHWs、0CHWG和2CHWG修饰到PDLLA膜基底材料上,制备出PDLLA/PDA-CHWs、PDLLA/PDA-0CHWG和PDLLA/PDA-2CHWG复合膜材料,对系列复合膜材料的液晶特性、稳定性、拉伸性能、亲水性、细胞生物相容性以及成骨活性等进行了研究。结果表明,只有PDLLA/PDA-0CHWG和PDLLA/PDA-2CHWG复合膜表面始终能呈现典型的向列相液晶特征,而且在PDA的超强粘附作用下,0CHWG和2CHWG液晶弹性体层均稳定地结合在PDLLA膜上。另外,PDA和CHWs层的引入能显著改善PDLLA膜的拉伸强度和模量,并有效促进MC3T3-E1细胞的增殖和粘附。而修饰0CHWG和2CHWG液晶弹性体层对PDLLA膜的拉伸性能虽然没有明显的促进作用,但是显著增加了PDLLA膜的亲水性、细胞亲和性以及成骨活性。此外,相比于表面修饰低模量液晶弹性体层的PDLLA/PDA-0CHWG,PDLLA/PDA-2CHWG复合膜表面高模量的2CHWG液晶弹性体层更能耐得住细胞粘附于材料过程中形成的牵引力,因而能显著提升细胞的ALP活性表达和钙沉积。