关节软骨自身难以修复是医学界的共识，现有的临床治疗方式总体而言存在修复软骨持续退变、预后不理想；而相对治疗效果较好的自体软骨/骨联合移植方法则存在供体有限，治疗损伤面积小等问题。随着软骨的退变，最终会导致残疾并需要采用风险大、手术复杂、费用高的关节置换术替代损伤的关节。因此，国内外数千万的关节软骨病变患者及临床医生都等待着新的治疗方式的出现，能够最大程度避免上述问题，而这种修复治疗方式是目前国内外该领域的研究难点与热点。　　 本研究围绕该难点，以临床修复效果较好的自体关节软骨/骨共同移植治疗模式为模型，采用一体化的关节软骨/骨复合修复体思路，对该修复体制备方法及其结构性与能进行了研究。该修复体上层材料能够促进关节软骨细胞的粘附、生长及增殖，下层材料能促进成骨细胞的生长，同时采用的一体化制备技术解决了上下层材料间的结构连续过度问题，避免了由于结构不连续而产生的上下层间在剪切力作用下导致的分离。　　 首先研究了以胶原为主体的上层关节软骨修复材料，对所选用胶原材料的成分特点、胶原材料的成型制备工艺、胶原多孔材料的结构特点、力学性能特点、降解特性、关节软骨细胞在该材料上的生物学特性等进行了研究。尤其在力学性能研究中，系统研究了材料微观结构对材料力学性能的影响，阐述了多孔结构中孔壁、孔棱结构等对多孔材料初始压缩性能的影响，以及闭孔孔隙率在材料后期压缩中的作用。　　 在骨层材料的研究中，采用了胶原和羟基磷灰石为主体的复合材料。研究了羟基磷灰石的特性、复合材料中羟基磷灰石的分散方式与分散规律、羟基磷灰石分散方式对复合材料力学性能的影响规律等。并对主要成骨活性成分--羟基磷灰石的相关生物学特性进行了研究，结果表明羟基磷灰石表面的细胞在高密度时能够通过启动细胞凋亡的机制，抑制细胞的生长密度过高，调节了成骨细胞的生长特性，同时研究结果也表明成骨细胞在胶原/羟基磷灰石复合材料上具有良好的增殖特性与活性。　　 针对胶原材料在应用过程中存在的力学性能差的缺点，分别采用了胶原与壳聚糖复合、胶原与聚羟基丁酸-戊酸共聚物（Poly（hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate），PHBV）复合的方法来改善相关性能，并对这两种复合材料同时作为软骨层与骨层修复材料的性能进行了研究。　　 通过红外、XRD等分析手段以及相关的理论分析研究了胶原与壳聚糖复合过程中分子间的作用力变化规律，这种作用力的变化使得交联后的材料体系在降解特性、力学性能上比纯胶原材料有了一定的改善，虽然提高不显著。在细胞学实验研究中，观察到了胶原/壳聚糖复合材料能够更好地支持软骨细胞的生长，这可能是由于胶原与壳聚糖的分子间相互作用导致的胶原结构的变化，更多胶原的活性位点暴露，提高了复合材料的生物学特性。同时胶原/壳聚糖复合材料良好的表面仿生矿化特性以及成骨细胞在该复合材料良好的粘附、生长及增殖特性使得该材料能够用于修复体的下层材料。　　 在PHBV与胶原的复合研究中，首先进行了自由基与臭氧引发羧基接枝PHBV的改性，改善了PHBV的亲水性。通过对醋酸-水-氯仿三元溶剂系统的相图分析，找到利于改性PHBV同胶原复合的相组成点。吸水率、表面水接触角以及红外分析测试结果均表明胶原与PHBV实现了复合。PHBV/胶原复合材料的力学性能明显好于纯胶原材料。同时在该复合材料表面仿生矿化行为显示了在该材料体系表面，沉积的钙磷矿物结构与天然骨无机成分结构相似，表明该复合材料也能够同时作为骨层修复材料。但细胞实验结果却显示了该复合材料由于疏水性PHBV成分的引入，对细胞在其表面的生长有一定负面影响。　　 由于胶原/壳聚糖的力学性能提高不明显，胶原/PHBV复合材料存在表面细胞活性不够高等问题，在一体化软骨/骨复合修复体的构建上，只采用了胶原-胶原/羟基磷灰石一体化复合体的构建来验证一体化构建的可行性以及结构仿生在组织共同修复中的作用。　　 研究表明采用现有的工艺方法能够成功实现胶原层和胶原/羟基磷灰石层的一体化连续构建。并在此基础上，研究了具有不同层结构特性的一体化复合修复体的实施工艺，通过对实施工艺的调控，得到了具有不同层结构特性的复合修复体。　　 一体化层状复合体的体外关节软骨细胞实验表明关节软骨细胞能够在该支架上保持正常的结构形态。动物实验的结果表明，单纯的层状复合修复支架以纤维软骨修复的方式修复关节软骨缺损，复合了关节软骨细胞的一体化修复体修复的软骨组织形态更接近正常关节软骨，软骨下骨的修复对关节软骨的正常修复有一定的促进作用。该研究结果表明了结构仿生在组织修复中的作用及重要意义。