骨性关节炎被认为是一种典型的与润滑缺陷相关的关节疾病,其特点是关节表面关节软骨的破坏和关节囊的炎症。采用结合润滑和药物干预的协同治疗被认为是治疗骨关节炎的潜在策略。本论文分为两部分,第一部分是基于凝胶的载药润滑体系及其生物摩擦学应用研究,首先以微凝胶为载体来研究,由于微凝胶有好的载药能力,与润滑分子共聚进行改性,使其具备好的润滑能力,然后将其注射到发病的关节,改善关节内部润滑条件的同时使用药物治疗,以便于达到综合治疗早期骨关节炎的目标。针对这一目的,我们使用温敏分子氮异丙基丙烯酰胺(NIPAM)与生物相容性良好并且具有水合润滑作用的分子2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)共聚,通过药物缓释和摩擦实验证实了这种微凝胶材料确实能够同时实现润滑和释药的作用,并探究了不同温度下的释药效果及不同实验条件对润滑效果的影响,进一步探究了此纳米材料的润滑效果和机理。此外对比了在此纳米材料下的磨损情况,并进行体外细胞实验及抗炎模型,证实这种可注射的微凝胶材料可以作为药物载体达到治疗骨关节炎的作用。然后针对长期关节磨损带来的软骨缺损及关节囊炎症问题,对甲基丙烯酸酐改性的明胶改性,引入丙烯酰胺(AM)增加机械强度及MPC增加润滑效果,得到具有优异力学性能,润滑效果可控的改性明胶/聚丙烯酰胺/聚2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(GelMA-PAM-PMPC)复合水凝胶。此部分工作首先进行GelMA的合成然后通过紫外光引/发自由基聚合制备GelMA-PAM-PMPC复合水凝胶并对其压缩、溶胀、表面粗糙度等性质进行表征。另外研究不同条件下润滑性质是否可控,对不同载荷下摩擦行为的机理进行探讨,及药物释放实验研究,双氯芬酸钠作为抗炎药物的缓释效果。最后对通过体外细胞实验和抗炎模型验证水凝胶材料作为药物载体可以用于软骨缺损的替换并对骨关节炎达到治疗的效果。第三部分是针对静电纺PCL纳米纤维提高成骨的研究。静电纺纳米纤维具有模仿细胞外基质的典型互连多孔结构,通常用于骨组织工程中。然而,据我们所知,很少有研究报道基于生物启发的表面功能化,增强聚己内酯(PCL)纳米纤维的成骨能力。在这项研究中,提出了一种通用且简单的方法。使用多巴胺作为有效的生物粘合剂,用生物活性纳米羟基磷灰石(nHA)自发地修饰静电纺PCL纳米纤维。通过扫描电子显微镜,能量色散谱仪,傅里叶变换红外光谱,热重分析和表面润湿性的评价表明,nHA成功地涂覆在静电纺纳米纤维(PCL-PDHA)上。此外,包括粘附,增殖和成骨能力的体外细胞实验和模拟体液中的体外生物矿化试验表明,PCL-PDHA纳米纤维与MC3T3-E1细胞具有生物相容性,与此同时PCL纳米纤维的生物矿化能力得到了极大的改善。综上所述,本研究中引入的简易生物启发表面功能化方法,由于其通用性,不仅可以用于改善静电纺丝纳米纤维的成骨,而且可以作为实现其他预先设计的途径运用于生物医学工程。