关节软骨疾病是一种常见的临床疾病。由于天然软骨是无血管组织,导致其再生能力十分有限,而目前的治疗方案尚无法提供一个完全彻底的解决方法。水凝胶因为具有和天然软骨相似的三维结构,因此将其和外加刺激结合起来运用于组织工程的方法在骨软骨修复中得到了良好表现。但是借助外场刺激的方法有一定的实施难度,限制了它们的应用,那些具有自发刺激细胞活性的水凝胶因此受到了广泛关注。鉴于软骨组织中的胶原蛋白具有压电效应,本文工作致力于设计一种复合水凝胶,通过引入压电材料,赋予水凝胶压电性能,从而通过自身应力场产生电信号,达到主动刺激细胞生长繁殖,增强组织再生的目的。为了更好的验证压电修复骨软骨这一机制,我们的策略是,希望材料本身的修复效果并不突出,否则就会掩盖压电机制带来的修复效果。因此,我们选择了传统骨软骨修复材料聚乙烯醇,但是单纯的聚乙烯醇水凝胶因为自身生物降解性和生物活性较差,修复效果并不突出,我们利用这一点,通过加入压电材料聚偏氟乙烯（PVDF）赋予聚乙烯醇水凝胶压电性能,引入纳米银线增加材料的压电性能和赋予水凝胶抗菌性能,通过乙醇去除有机溶剂,同时调控材料的溶胀率和压缩性能。此外,为了得到更好地模拟骨软骨结构,我们将PVA/PVDF水凝胶设计成了双层结构,最终通过兔骨软骨缺损模型来进行验证。本研究内容及结果如下:1.PVA/PVDF压电水凝胶制备及其表征:采用溶液共混法制备得到压电水凝胶,红外表征结果显示PVA和PVDF未发生化学键合,复合以后仍然有β相的压电特征峰。压电测试进一步结果证实了材料具有压电特性。当PVA和PVDF浓度都为15%时,压电电压的数值为0.15V。溶胀实验结果表明PVA15/PVDF15复合材料具有相当低的溶胀率,约为60%,比纯PVA水凝胶低约120倍。鉴于此,本研究选择PVA15%/PVDF15%的水凝胶进行后续实验。2.PVA/PVDF/Ag NWs压电水凝胶制备及其表征:XRD、红外和压电测试的结果表明Ag NWs的加入,诱导了PVDF中压电β相的形成,输出电压达到了0.3V以上。通过进一步乙醇去除残留的有机溶剂,并同时调节材料的溶胀性能和力学性能,再通过系列表征手段对其理化性能进行分析。其结果显示,当乙醇浓度为70%时,水凝胶的溶胀率约为40%,压缩模量达到了0.42MPa,接近天然关节软骨的水平,且在循环加载测试中表现出良好的力学稳定性。DMA和扫描结果表明,该水凝胶具有三维网络孔径结果,孔径约为50mm左右,PVA和PVDF呈明显的两相分离状态。并在此基础上引入纳米羟基磷灰石（HA）制备了双层水凝胶。通过能谱检测发现纳米银线和羟基磷灰石在材料内部中是均匀分布的。3.压电水凝胶的生物学学评价:该材料与细胞共培养7天后,细胞的增殖活性无明显变化,细胞形态正常;在体外溶血实验中压电组材料溶血率仅为2%,无溶血反应发生;在体外降解实验中,30天后压电水凝胶的降解率为25%;在抗菌实验中压电复合材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都显示出极好的生长抑制作用,抑制率达98%。4.采用兔骨软骨缺损模型来评价压电水凝胶的修复效果。结果表明压电水凝胶相比PVA/HA水凝胶和空白组有效地促进了骨软骨缺损的再生,缺损处已经无明显凹陷面,表面平整,界限基本消失,与周围组织结合良好且新生组织颜色和宿主组织差异较小。术后12周的组织学结果显示压电组的修复组织已经具有完整的天然软骨生理结构。