关节软骨（Articular cartilage）是一种存在于骨表面关节间极其复杂的活性结缔组织,它主要提供一个光滑的接触表面以降低关节间的摩擦,承受身体负荷。关节软骨损伤是骨科临床常见疾病,且受损关节软骨一般不能进行自我修复,因此关节软骨损伤是导致肢体残疾的主要原因之一。微骨折技术、关节置换术、骨软骨自体移植、自体软骨细胞移植虽然可在一定程度上修复受损软骨,但有限的供源、感染的风险和免疫排斥使这些临床治疗手段都具有很大的局限性。近年来,组织工程技术在组织再生领域的研究引起了广泛的关注,这为修复关节软骨损伤提供了新的解决方案。组织工程修复缺损软骨的重要组成部分是软骨支架,理想的支架材料可与软骨细胞相互作用并形成为恢复的组织提供结构支持的细胞外基质（ECM）模板,植入损伤部位后,再生组织可自然地与周围组织结合,并具有天然组织的固有特征。目前人工软骨支架材料存在的主要问题是无法同时满足力学性能、溶胀性能、生物相容性以及合适的降解速率等要求。水凝胶支架材料的基本结构类似于关节软骨,其三维网络结构有利于促进细胞生长,因此在组织工程支架领域有着广阔的应用前景。改性甲壳素具有优异的生物相容性,并有促进损伤愈合的作用。因此,基于改性甲壳素构建多孔水凝胶软骨修复支架材料的研究,对软骨组织工程临床应用具有重要的理论和实践意义。本文选用壳聚糖（CS）、丁酰化甲壳素（BC）、聚乙烯醇（PVA）、丝素蛋白（SF）作为有机组分,纳米羟基磷灰石（n-HA）作为无机组分采用循环冻融物理交联法制备CS/SF/n-HA/PVA、BC/SF/n-HA/PVA四元多孔复合水凝胶软骨修复支架材料,并对这两种水凝胶支架材料进行微观结构、理化性能表征和抑菌性、生物相容性研究。主要研究内容和结果如下:1、通过循环冻融的物理交联法和以氯化钠为制孔剂的粒子制孔法制备得到CS/SF/n-HA/PVA多孔复合水凝胶。傅里叶红外显示CS/SF/n-HA/PVA复合水凝胶无新化学键形成,表明复合水凝胶是以物理交联形成。通过综合复合水凝胶的吸水性能以及力学性能,得出最优配比方案:CS、SF、n-HA的质量分数分别为35%、35%、30%。其拉伸强度:1.78 MPa;断裂伸长率:305.74%;含水率:69.03%;溶胀比:149.35。通过SEM表征,复合水凝胶整体是较为致密的三维多孔结构。同步热分析表明CS/SF/n-HA/PVA复合水凝胶拥有更好的热稳定性。蛋白吸附实验表明CS有利于提高水凝胶的抗蛋白吸附能力。SBF模拟体液降解实验表明CS/SF/n-HA/PVA复合水凝胶在体液环境降解缓慢且可持续保持三维多孔支架结构,具有较好的稳定性,这可能是因为CS链上的羟基、氨基促进了各个组分的氢键缔合,使得支架材料更牢固。2、首先,以甲烷磺酸作为催化剂和溶剂,通过低温酸催化的方法实现甲壳素（CT）与丁酸酐在均相中反应制备了丁酰化甲壳素（BC）。用元素分析法测定酰化度,并采取控制变量法获得各影响因素与酰化度的变化趋势,最终在最优条件下,制备出酰化度为2.081的BC。通过傅里叶红外表征,脂肪族酯羰基-C=O、与羰基相连的C-O、与烷基相连的C-O特征峰的出现都表明甲壳素发生了丁酰化。同时通过X射线衍射表征,BC相比CT的X衍射特征峰大大削弱,晶体结构减弱并且特征峰宽而弥散,印证了合成的BC相比CT,分子内部晶体结构发生了改变。经过同步热分析,BC的热稳定性有了一定的下降。进一步的溶解性实验显示,BC可以在室温下很快地溶解于二甲基亚砜、N,N二甲基乙酰胺、四氢呋喃、丙酮、甲醇等有机溶剂中,形成澄清透明的粘稠溶液,这都表明甲壳素经丁酰化后分子间作用力减弱,这将有利于其与其它组分的交联复合。然后,通过循环冻融的物理交联法和以氯化钠为制孔剂的粒子制孔法制备得到BC/SF/n-HA/PVA多孔复合水凝胶。傅里叶红外显示BC/SF/n-HA/PVA复合水凝胶无新化学键形成,表明复合水凝胶是以物理交联形成。通过综合复合水凝胶的吸水性能以及力学性能,得出最优配比方案:BC、SF、n-HA的质量分数分别为27.5%、27.5%、45%。其拉伸强度:1.09MPa;断裂伸长率:325.57%;含水率:71.93%;溶胀比:141.22。通过SEM表征,复合水凝胶整体是较为致密的三维多孔结构。通过同步热重、蛋白吸附实验、SBF模拟体液降解实验表明:BC/SF/n-HA/PVA复合水凝胶表现出了更好的热稳定性;BC有利于提高水凝胶的蛋白吸附能力;并且在一定程度上抑制了复合物的降解和破碎率,支架结构具有更好的体液稳定性。此外,通过对比表明,BC/SF/n-HA/PVA复合水凝胶比CS/SF/n-HA/PVA复合水凝胶具有更好的力学性能（断裂伸长率高6.48%）、含水性能（含水率高4.2%）以及热稳定性能;并且BC/SF/n-HA/PVA复合水凝胶表现出更好的蛋白吸附能力（高250.08%）、在体液稳定性能（质量残留高10.09%）。所以BC/SF/n-HA/PVA复合水凝胶具有更好的综合性能。3、以SF/n-HA/PVA复合水凝胶作为参比,采用大肠杆菌、金黄色葡萄球菌作为试验细菌菌种,通过计算材料与菌种培养后的细菌菌落数的变化检测材料的抗菌性能。三种复合水凝胶对E.coli和S.aureus都有抑菌性能,抑菌性能强弱依次是:CS/SF/n-HA/PVA>BC/SF/n-HA/PVA>SF/n-HA/PVA。场发射扫描电子显微镜测试进一步表明:在2K倍数下,SF/n-HA/PVA复合水凝胶表面附着相对多的菌体;在10K倍数下,水凝胶的孔洞有嵌入自生基质中的大细菌聚集体。BC/SF/n-HA/PVA复合水凝胶表面细菌黏附情况明显少很多,但在高倍数下可观察到有小团块的离散细菌集落。而CS/SF/n-HA/PVA复合水凝胶在低倍镜下,无论大肠杆菌还是金黄色葡萄球菌,表面都只有零散的菌体,即使在高倍数下,也未观察到菌体聚集情况,只是单一少数黏附,这是因为CS含有游离氨基可以与细菌细胞膜发生作用。因此,CS/SF/n-HA/PVA复合水凝胶具有更好的抑菌性。采用骨髓间充质干细胞（BMSC）作为试验细胞株,以CCK-8比色法进行体外细胞毒性试验。结果表明,SF/n-HA/PVA、CS/SF/n-HA/PVA、BC/SF/n-HA/PVA复合水凝胶支架材料的细胞毒性反应级别均为0级。进一步通过激光共聚焦显微镜测试进行细胞粘附实验。结果表明:骨髓间充质干细胞（BMSC）在复合水凝胶上接种培养7天后,细胞在SF/n-HA/PVA复合水凝胶上的黏附细胞数量相对较少,而在CS/SF/n-HA/PVA、BC/SF/n-HA/PVA复合水凝胶上黏附状况良好,并且出现大量的细胞群聚现象。其中,在BC/SF/nHA/PVA复合水凝胶上繁殖情况最佳,BMSC在材料表面铺展开来并且深入多孔材料内部。因此,引入丁酰化甲壳素经过复合制备的BC/SF/n-HA/PVA复合水凝胶支架材料相对具有更好的生物相容性。