软骨损伤是比较常见的骨科疾病，软骨的自我修复能力很差，且软骨与骨之间通过过渡区紧密连接，严重的软骨病变难以自愈会导致软骨下骨病变。骨软骨组织不仅在结构上是各向异性的，在组成成分和理化性质上也是梯度变化的。目前的技术很难对支架中的组成成分和细胞在空间上的精准控制。另外，多种材料支架的界面整合也阻碍了骨软骨修复的发展。因此，骨软骨修复的主要研究挑战在于细胞及组成成分的精准控制及梯度支架的界面整合。利用生物3D打印技术它能精准控制生物墨水的分布及结构同时保持支架的生物活性。本研究提出一种骨软骨多层一体化支架的设计，上层以明胶、海藻酸钠复合水凝胶并混合软骨细胞为生物墨水打印出软骨层，中间为明胶、海藻酸钠和纳米级羟基磷灰石打印出的过渡区，骨层是GelMa60混合成骨细胞(MC3T3-E1)打印的支架，通过两步交联将进行界面整合，促进骨软骨修复研究的发展。本研究主要内容如下：
　　(1)本研究对生物3D打印机进行温度控制系统进行改进。
　　(2)使用梯度加热的方法配制明胶和海藻酸钠复合水凝胶(SA/G)，并调控其对剪切力和温度敏感性，对三组SA/G水凝胶进行流变学、GPC、FTIR和TGA等表征检测了分子量调控的水凝胶的理化性能。流变学实验结果证明利用反复循环加热—冷却的配置方法可以同时调控材料的切敏性和温敏性。
　　(3)利用超声分散明胶、海藻酸钠和纳米级羟基磷灰石混合生物墨水缓解纳米羟基磷灰石的团聚问题，并配置成不同浓度、不同粒径的羟基磷灰石的生物墨水。
　　(4)通过设计三因素四水平的正交实验分析出影响3D打印骨软骨支架力学性能最优水平及主要影响因素。在正交试验的基础上，利用生物3D打印技术打印不同浓度、不同粒径的羟基磷灰石的过渡层支架并比较通过堆积密度分析其力学性能的差异。利用海藻酸钠和低温交联的方法将骨软骨支架整合到一起，并进行力学性能测试，结果证明，骨软骨梯度支架具有一定的力学性能。
　　(5)为评价生物3D打印后细胞的活性，提取SD大鼠的软骨细胞和骨髓间充质干细胞，对打印后的软骨支架中的进行活/死染色，结果证明高切敏性、低温敏性的水凝胶制成的支架细胞存活率高；观察细胞打印后软骨下骨支架中的成骨细胞，MC3T3-E1细胞在水凝胶中增殖并延展。