关节软骨是缺乏血管、神经和淋巴的组织,同时软骨细胞本身分裂和增殖能力十分低下,致密的软骨基质阻碍软骨分裂细胞向损伤部位迁移,这进而进一步阻碍软骨的自身修复。目前治疗关节软骨损伤的方法主要有关节清洗术、骨膜和骨膜移植、自体软骨细胞种植和骨软骨移植,目前随着医疗的实践,上述几种不同的治疗方法显现出各种不同的问题,从而限制了几种治疗方法的应用。同时关节软骨的结构并不均一,关节软骨根据细胞和基质的变化主要分为钙化层、放射层、过渡层和浅表层,这决定了软骨修复中需要兼顾软骨各层状况,才能实现软骨全方位的修复。组织工程的出现为解决关节软骨的修复问题提供了更好的选择,可以根据软骨不同层区的结构设计各层区支架。组织工程中三要素之一,即组织工程支架在组织工程学中尤为重要,在组织工程中种子细胞在支架材料上的粘附、增殖和分化直接关系到组织工程在组织修复的成败。种子细胞种植于组织工程支架后,细胞必须粘附于支架上,才能进行后续的增殖、迁移和分化活动。对于材料上细胞粘附性的考察,从材料的角度来说,材料表面的亲疏水性对软骨细胞的粘附和铺展至关重要。本研究基于不同层级的软骨细胞对材料的要求,通过设计九组不同亲水性的PCL-PEG-PCL三嵌段聚合物作为聚氨酯的软段,嵌段聚合物中PEG含量分别从10%到66.67%,其中嵌段聚合物的分子量分为1500、2100和3000三组,通过1H-NMR、FTIR和拉曼光谱表征嵌段聚合物的结构,结果表明得到所需的嵌段聚合物,采用1H-NMR、GPC和端基滴定的方式对嵌段聚合物的分子量进行确定以便于后期合成聚氨酯能够更好地控制投料比,结果表明得到合成的聚合物分子量与理论分子量十分接近,更进一步地采用接触角和吸水率测试考察嵌段聚合物的亲疏水性能。随后采用上述合成的嵌段聚合物作为聚氨酯的软段合成不同结构、不同亲水性和不同软硬段的聚氨酯,并采用1H-NMR、ATR-FTIR、GPC和XRD等方式对聚氨酯结构进行表征,随后考察了聚氨酯的力学性能、亲水性能和降解性能,其中采用结合XRD和DMA方式对聚氨酯的微观结构进行分析以探究聚氨酯的力学性能。随后选取两组亲水性能和力学性能优异的聚氨酯构建聚氨酯组织工程支架,采用3D打印和热致相分离法制备不同类型的支架,通过改变制备支架的不同参数条件得到不同孔径结构的组织工程支架,对这两类支架分别采用光学显微镜、扫描电镜和μ-CT对不同的支架进行扫描和重构,并对热致相分离制备的支架进行静态力学和动态力学性能考察,结果表明干态支架的弹性恢复能力优于湿态支架。解决支架亲水性问题后,为了满足软骨组织工程支架的功能化要求,选取白藜芦醇作为模型药物并设计三种药物控释系统考察对白藜芦醇的控释效果,结果得到微球和温敏性水凝胶控释系统不理想,突释的情况较为严重,而微球/水凝胶复合药物控释系统在药物控释能力优于其他两种体系,能够实现药物接近于零级释放。