随着人口老龄化进程的日益加剧,由退行性疾病、不恰当运动方式以及骨关节病变等原因造成的骨软骨损伤病变的发生率在不断上升,对患者的身心健康造成了严重的影响。其中由于年龄的增长,软骨组织不断自然磨损所导致的骨关节炎,是造成骨软骨损伤的主要原因。再者由于关节软骨自身缺少神经和血管,导致其几乎不具有自修复能力,同时关节软骨与软骨下骨在解剖结构上相互连接,在生物学功能上彼此影响,造成骨软骨界面的构造精细且复杂。整体来看,骨软骨是一个具有复合功能的单元组织,但是在不同位置却具有不同的结构、力学以及生物学特征。因此,软骨或软骨下骨任一组织受损,均会对骨软骨整个组织产生影响。目前,临床上针对骨软骨损伤尚未有理想的治疗方式,骨软骨组织工程的发展为骨软骨损伤修复提供了新的解决思路。针对骨软骨损伤修复,组织工程的难点在于同时建立具有不同功能、结构以及具有良好界面结合力的一体化仿生支架。因此,本研究针对如何构建一体化骨软骨修复水凝胶支架进行了相应研究,主要研究内容如下:1.通过冷冻-解冻循环方式制备了不同比例COL-Ⅱ与PVA软骨水凝胶支架,并添加一定量的CS对其进行修饰,通过对其理化性能分析得到了当PVA:COL-Ⅱ在1:1情况下,水凝胶整体的性能最优,其弹性模量（11±1.7k Pa）远高于纯PVA的弹性模量（4.9±0.6 k Pa）。之后通过自提乳鼠原代软骨细胞,对水凝胶相关细胞行为进行了分析。研究表明,适量COL-Ⅱ的添加能够增强PVA复合水凝胶的细胞活性、促进细胞增殖能力同时也有利于细胞在其表面铺展。但是过量的COL-Ⅱ将导致PVA复合水凝胶结构改变,降低其力学性能,同时影响细胞铺展、活性以及增殖能力。2.在软骨下骨层水凝胶支架的制备中,首先制备了BCP微纳米颗粒,通过对其相应成分以及形貌进行分析,证实所制备的BCP中HA含量约为40%和β-TCP为60%,并无其他杂质。随后通过加入不同比例的CNTs增强PVA/BCP水凝胶,对其理化性能进行了分析。结果表明,当CNTs含量为0.25%时,复合水凝胶的力学性能达到了最高,为0.081±0.006 MPa,之后采用MC3T3-E1细胞对水凝胶相关细胞性能进行了实验分析。其结果表明,BCP的加入能够增强MC3T3-E1细胞的铺展、活性以及增殖能力,同时BCP能够诱导早期骨生成;适量增加CNTs能够进一步增强复合水凝胶的生物学性能。3.由于骨软骨结构的复杂性,采用PVA:COL-Ⅱ为1:1作为软骨层水凝胶和PVA/BCP/0.25%CNTs水凝胶作为软骨下骨层水凝胶,通过循环冷冻-解冻的方式,成功制备了双相一体化骨软骨修复水凝胶,并对其进行了相应的理化性能分析。微观结构上,双相水凝胶整体呈现大小孔彼此贯通的多孔结构、且水凝胶整体孔径结构自上而下逐渐减小;其次对其进行了非限制性压缩和拉伸实验测试,得出其力学强度介于上、下层水凝胶之间（分别为:0.014±0.002 MPa和7.14±3 MPa）,同时对拉伸断口进行了相关统计,发现其断口均出现在上层水凝胶处,证实了所制备的双相水凝胶具有良好的界面结合强度。对双相水凝胶进行了体外降解实验分析,并对其降解过程中力学性能进行了相关统计学分析,同时对其自修复能力进行检测,结果证实了双相水凝胶具有一定的自修复能力。4.将所制备的双相水凝胶植入兔膝关节骨软骨缺损模型中,进行为期12周的在体修复实验。分别于4周和12周将关节样品取出进行相关分析。分别对关节的Micro-CT、免疫荧光、免疫组化、力学推出以及力学性能进行测试,经过12周的在体修复,双相植入组最大力学推出强度为67.24±36.06 N,修复区域压缩弹性模量为0.39±0.1 MPa。实验表明双相水凝胶具有良好的生物相容性,能够促进早期骨软骨生成,同时植入的双相水凝胶与新生组织具有较高的结合力,且植入修复区域的力学强度要优于对照组。该实验证实,所制备的双相水凝胶针对骨软骨缺损修复具有潜在应用价值。