由疾病、创伤等引起的软骨损伤,是常见的临床问题。软骨组织缺乏血管或神经的分布,因此其损伤后的自我修复能力有限。近年来,软骨组织工程技术的兴起为软骨损伤修复提供了一种新的治疗方案。在众多支架材料中,可注射水凝胶材料具备:与天然软组织细胞外基质相似的结构组成;支持细胞的生物学行为;侵入性小等多方面优势,已成为一种较为理想的软骨组织工程支架材料。此外,骨髓间充质干细胞也被认为是软骨组织工程中种子细胞的重要来源。因此,本论文构建了几种可注射水凝胶体系,并研究其在软骨组织工程中的潜在应用价值。本论文第一章综述了临床上软骨损伤修复的研究现状以及可注射水凝胶在组织工程中应用的策略和方法。第二章基于辣根过氧化物酶/双氧水的催化反应,构建了负载干细胞的可注射透明质酸/胶原蛋白水凝胶体系。透明质酸和胶原蛋白均为细胞外基质的重要组成部分,是较理想的组织工程材料。但胶原蛋白存在水溶性差以及降解过快等问题,限制了其在组织工程领域的应用。本章中,通过对胶原蛋白进行丁二酸酐修饰,显著改善了其水溶性;通过复合透明质酸,有效减缓了水凝胶材料的降解速率。体内外实验表明:该水凝胶成胶时间短;有利于骨髓间充质干细胞的存活与增殖;此外,将负载干细胞及转化生长因子-β1的水凝胶注射到大鼠软骨损伤部位,有效促进了其关节软骨组织的再生与重建。然而,该水凝胶仍有传统单网络水凝胶普遍存在的力学强度较低的弱点,以及体系中双氧水的加入存在潜在的生物安全性问题,使其在软骨组织工程中的应用受限。第三章基于生物正交反应与超声诱导作用,构建了负载干细胞的可注射聚乙二醇/丝素蛋白双网络水凝胶体系。生物正交反应的引入,优化了可注射水凝胶的制备方式。双网络水凝胶改善了传统单网络水凝胶的力学性能较弱的缺点,在软骨组织工程领域展现出明显优势。本章中,将苯并噻唑与半胱氨酸分别修饰到四臂聚乙二醇上,形成可快速交联的聚乙二醇水凝胶;同时,丝素蛋白经超声诱导β-折叠生成,缓慢形成丝素蛋白水凝胶。实验结果表明:该双网络水凝胶可快速凝胶化;具有显著提高的力学性能;支持骨髓间充质干细胞的生存与增殖;将负载干细胞及转化生长因子-β1的水凝胶注射到大鼠软骨损伤部位,能有效促进其软骨组织的再生与修复。但是,该水凝胶中所采用的丝素蛋白与聚乙二醇材料在促细胞增殖与分化能力上与胶原蛋白相比稍显不足,以及体系中二硫苏糖醇的加入对细胞活性可能有一定影响,所以需要进一步对其进行优化。第四章,基于上述工作,构建了负载干细胞的可注射胶原蛋白/丝素蛋白双网络水凝胶。一方面,将生物正交反应引入胶原蛋白基水凝胶的制备中,进一步优化胶原蛋白基水凝胶的制备方法;另一方面,通过构建双网络水凝胶,更有效解决目前临床上传统单网络水凝胶力学性能较弱等问题。首先,将降冰片烯与四嗪分别修饰到胶原蛋白和四臂聚乙二醇上,形成快速交联的胶原蛋白基水凝胶;同时,丝素蛋白经超声诱导缓慢形成丝素蛋白水凝胶。实验结果表明:该双网络水凝胶交联速率快,力学性能显著提升;为骨髓间充质干细胞的生存、增殖及成软骨分化提供了良好的微环境;进一步地,将负载干细胞及转化生长因子-β1的水凝胶注射到大鼠软骨损伤部位,对其软骨损伤的修复有明显促进作用。该体系应用降冰片烯与四嗪之间的生物正交反应交联成型,无需添加任何物质,生物相容性良好;胶原蛋白材料赋予了该水凝胶体系良好的生物活性;并具有双网络水凝胶力学强度高的特征。综上,该水凝胶体系具有良好的软骨组织工程应用潜力。