近年来,运用各种技术制造的生物支架逐渐代替自体骨、异体骨和金属材料,成为骨缺损修复的新策略。这些支架可以为细胞的存活创造三维空间,从而促进骨修复。其中,3D打印技术可以精确地制造出复杂形状,孔隙和微观结构,被广泛应用于制造骨工程生物支架。然而,单一的支架结构由于大孔的存在往往具有力学性能不足,孔隙间的联通较差等缺陷,这阻碍了成骨相关细胞的分化和有效迁移,从而影响骨修复的质量。针对以上问题,本研究运用3D打印技术制备多孔外框架,并将通过微流控技术制备的微球共价整合到外框架的大孔隙中,形成用于骨修复的多模块3D打印复合支架,并对该复合体系的体外理化性能、细胞学性能以及体内骨修复性能进行评估。具体内容如下:（1）多模块3D打印复合支架的制备及其理化性质,体外生物学性能的表征:本研究首先制备并表征了甲基丙烯酰化明胶（Gel MA）,随后将Gel MA与纳米羟基磷灰石（n HAP）进行组合,制备不同的生物墨水。筛选出适宜的生物墨水后,运用挤出式3D生物打印机制备外框架结构（G10-F、G12-F）。随后,通过微流控装置制备负载硫酸软骨素A（CSA）的微球（Mc）,并将其共价交联到外框架的大孔结构中,形成多模块3D打印复合支架（G@M）。在体外实验结果中,该复合支架具有60%-70%的孔隙率,可在12 h内达到溶胀平衡,在70 d内保持缓慢降解,并且能够实现CSA的缓慢释放。此外,G@M复合支架具有出色的力学性能和抗循环压缩特性,以及适宜成骨分化的压缩模量（2.0 MPa-3.0 MPa）。在细胞实验中,G@M支架能够提高小鼠胚胎成骨细胞前体细胞（MC3T3-E1）的细胞粘附、增殖以及向成骨组织的分化。这些结果表明,G@M复合体系具有成为良好的骨组织工程植入物的潜能。（2）负载和不负载MC3T3-E1的G@M复合支架对体内骨缺损修复的应用研究:由低浓度墨水组成的复合支架（G10-F@Mc）在体外的理化特性和生物实验中的综合性能最为突出,因此该复合支架被纳入到后续的体内研究。具体来说,将G10-F@Mc复合支架植入到C57BL/6小鼠的颅骨缺损部位,随后评估了新骨再生、血液生化学指标、组织学染色以及血管形成的实验结果。同时,为了研究该复合支架能否作为细胞载体,对体内骨缺损修复起到积极作用,本研究进一步在小鼠颅骨缺损中植入了负载MC3T3-E1的G10-F@Mc支架（G10-F@Mc@Cell）。综合小鼠体内实验结果,G10-F@Mc复合支架可有效地修复颅骨缺损和促进血管再生。同时,体外实验已证明复合支架是MC3T3-E1成骨分化的促进剂。移植到小鼠骨缺损处的G10-F@Mc@Cell支架也显示出良好的骨修复和促血管生成效果。综上,本研究设计了几种G@M复合支架,并在体外实验中证明了其具有优秀的理化性能。这些复合支架表现出良好的生物相容性,能够有效的促进MC3T3-E1向成骨分化。此外,在体内实验中,G10-F@Mc不仅在单独植入时显著地促进了骨骼和血管组织的修复,还可以作为良好的载细胞植入物对体内缺损起到治疗作用。这些结果表明,多模块3D打印复合支架在骨修复领域具有良好的应用前景。