高性能的组织工程支架的材料设计、结构设计与成型制备一直是组织工程学中的研究热点。来源于植物的纳米纤维素（Cellulose Nano Fibril,CNF）,储量丰富,具有优良的生物性能、机械性能以及纳米尺寸效应等特性。但是其缺点在于成型精度差和结构不易控制。采用具有光敏特性的聚乙二醇二丙烯酸酯（Poly（ethylene glycol）diacrylate,PEGDA）与纳米纤维素混合,理论上可达到扬长避短、优势互补之效,从而得到一种新型的用于组织工程支架制备的原材料。不同部位的生物组织其泊松比往往不尽相同,在设计组织工程支架结构时引入泊松比这一设计参数可以更好地模拟天然组织的力学环境。作为3D打印技术的分支之一,面曝光3D打印具有打印速度快,打印精度高等诸多优点。采用光固化3D打印技术制备具有变泊松比结构的PEGDA/CNF水凝胶支架,并通过冷冻干燥法进行后处理改性进一步形成性能更加优异的气凝胶支架,具有很好的发展潜力和应用前景。本文尝试将新型材料、新型结构和新型成型方式引入新型组织工程支架的设计与制备中,得到组织工程支架的一体化解决方案。本文的主要研究工作如下:（1）PEGDA/CNF光敏溶液的光固化3D打印性能及制造工艺研究通过文献调研,成本分析和应用需求确定了PEGDA/CNF的可见光引发剂体系,获取了PEGDA/CNF光敏溶液的光固化工作曲线。通过分析单层固化模型和多层固化模型,得到了各个关键参数对工作曲线的影响力,并以此为突破口提出了一种基于“过固化”现象提升水凝胶支架弱连接处结合强度的方法。除此之外还提出了一种溶液置换法,可提升X,Y方向的打印精度。两种方法都是都是使用物理方法,在尽可能提高打印精度的同时避免了有毒添加剂的引入可能对后期细胞培养带来的影响。定制加工了一个面曝光式3D打印平台。打印平台的每个模块均基于新型材料特性和制造工艺单独选型或定制加工,稳定高效的打印平台为支架的制造提供了生产条件。（2）PEGDA/CNF气凝胶支架的制备及性能研究在原有的光固化3D打印成型基础上引入冷冻干燥的后处理方法,构建出一个“两步法”支架制造的工艺从而获得PEGDA/CNF气凝胶。新的气凝胶材料在基本维持原始水凝胶优良性能的同时进一步发挥纤维素在复合材料中的作用,改善了支架的微观结构,给细胞的生长提供了更加优良的微环境。利用正交实验的手段,研究了不同的参数对气凝胶各项性能如孔隙率、力学性能、热学性能、微观结构的影响。最终确定了当前材料及制造体系下最优的参数组合。（3）变泊松比支架的设计及干湿状态气凝胶的力学性能研究分析了不同泊松比结构的支架可以为细胞生长提供的应力环境,证实了在组织工程支架的设计中考虑泊松比这一设计参数的必要性。考虑到光固化3D打印的水凝胶与最终实际应用的湿态气凝胶之间存在几何形态和力学性能的差异,通过实验测试了原始水凝胶、冷冻干燥后干态气凝胶、重新泡水后的湿态气凝胶的力学参数,以及气凝胶材料与水之间的相互作用系数,以此为基础构建了溶胀模型。该模型可以准确预测气凝胶支架在细胞培养环境中重新吸水溶胀后的几何形态和力学性能的改变。通过改变结构的尺寸参数设计了总共81种具有不同泊松比值的网格结构,分析讨论了不同结构参数以及冻干前后不同的材料属性对变泊松比网格的各项力学性能的影响趋势,为精准调控支架的泊松比奠定了基础。（4）PEGDA/CNF变泊松比支架的干细胞成软骨细胞分化研究设计并制造了9组不同泊松比结构的PEGDA/CNF支架,将从SD大鼠上提取出的骨髓间充质干细胞植入支架上,进行三个星期的培养,通过增长率测试和荧光显微镜表征测定干细胞在不同结构支架上的生长情况。通过基因检测实验测试了二型胶原基因这种软骨标志物基因在各组支架上的表达水平,从而判断哪一种支架的结构更利于软骨细胞的形成。通过软骨基质切片染色判断哪种支架有软骨分泌物糖胺聚糖的生成,最终得出零泊松比结构的支架最有利于干细胞的生长以及向软骨方向的分化。