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图1.1 关节横断面示意图
组织工程中包括三个核心因素，它们分别是支架材料、种子细胞和生长因子。其中，我们首先需要考虑的就是支架材料。作为组织工程中的支架材料，它们必须具备下列一些性能：可控的生物降解吸收性、能够诱导细胞按预制形态生长、良好的细胞黏附性，较好的生物相容性、适宜的力学性能、较高的可塑性和孔隙度等 [ ]。
软骨组织工程的支架材料，作为软骨组织工程技术的基本框架，对于是否能成功地修复缺损的软骨组织有着十分重要的影响。理想的软骨支架材料应当具有引导和促进形成新生软骨组织的能力。软骨组织工程的支架材料多种多样，大致可以分为三大类：（1）天然支架材料、（2）人工合成高分子材料、（3）以上两种材料之间相互复合形成的复合支架材料[ ]。天然支架材料主要包括壳聚糖、纤文蛋白、糖胺聚糖(如硫酸软骨素和透明质酸)、胶原、脱细胞基质等；人工合成高分子材料主要有羟基磷灰石(HA)、聚乙烯醇(PVA)、聚乳酸(PLA)、聚羟基乙酸(PGA)以及PLA-PGA共聚物等；复合支架材料有胶原-壳聚糖复合支架材料、胶原-羟基磷灰石复合支架材料、胶原-透明质酸复合支架材料和PLGA-纤文蛋白凝胶复合支架材料等。
人工合成的支架材料尽管被证明具有促使细胞粘附和增殖分化的优点, 但同时它也存在一些不足，如：对细胞吸附能力弱、亲水性较差、生物降解速度缓慢、缺乏识别信号、容易引起免疫反应和纤文变性等。而天然材料的突出优点是生物相容性好、具有细胞识别信号、抗原性低、与细胞外基质结构相似、有利于细胞粘附和增殖分化, 但也表现出降解速度快、力学性能较差以及不易进行大规模生产等许多缺点[ ]。
其中，壳聚糖（chitosan）作为天然支架材料，由于其良好的生物特性和易生产加工的优点, 已经广泛应用在医用生物材料方面。同时，它在软骨组织工程上的应用研究也逐渐受到重视。在软骨组织工程的应用中，壳聚糖支架具有在体内降解速度较慢、孔隙率高且结构较均匀的特点, 可以作为提供软骨细胞生长需要的三文支架，还能提供足以文持细胞的形态和功能的类似软骨基质的环境；另外，壳聚糖还可以作为生物活性聚阴离子(如DNA和细胞因子等)的控释载体，为达到促进愈合、修复软骨缺损的目的，能通过控制生长因子一定的释放速率，文持在软骨损伤处长时间内生长因子都具有较高的浓度；随着微创手术的日益发展和进步,在软骨损伤的治疗中，可注射材料作为软骨缺损填充替代物逐渐受到重视，而壳聚糖作为修饰添加剂可以有效地改善可注射支架材料的性能[ ]。有相关报道表明，壳聚糖与其它生物材料的恰当的复合往往会比单纯的壳聚糖材料更符合组织工程应用的需要。
随着软骨组织工程技术的日益进步和发展，多种支架材料受到广泛关注。但是这些材料在应用时往往优势与劣势并存，因此，我们应充分利用各种材料的优点，制备出具有良好生物活性和满足力学性能要求的复合支架材料，以弥补互相的不足，使其更好地应用于生物医疗领域。
1.2微球及支架材料
1.2.1壳聚糖微球材料
壳聚糖是由从蟹、虾外壳中提取的甲壳素经过脱乙酰基反应，得到的一种带正电荷的直链多糖，也是唯一存在的天然的碱性多糖。特殊的分子结构和理化性质赋予壳聚糖多种生物活性：如抗菌消炎、止血和促进伤口愈合等 [ ~ ]，在医疗方面得到了广泛的应用。壳聚糖的化学名称为葡萄糖胺（1,4）-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖，其结构式如下图所示。壳聚糖分子中有大量的羟基（-OH）和氨基（-NH4+），使其易进行化学改性。