由于炎症、外伤、肿瘤等各种疾病导致的关节软骨及其下方骨组织破坏甚至大范围的组织缺损,经常会导致关节功能的部分或者全部丧失；而且病损无论原发于关节软骨或骨,到后期均表现为骨软骨同时破坏。前期的组织工程更多的关注了软骨组织的构建,而对具有重要生理作用的软骨下骨关注较少。基因活化材料的原位传输方式,改变了以往基因输送系统中基因成分寻找靶细胞的转染方式,取而代之的是种子细胞或修复细胞在材料内部“捕获”或“遭遇”到DNA成分,因此这种转染方式适用于局部区域修复。本研究利用骨髓干细胞的多向分化性能,原位转染诱导其在同一支架的不同区域分别向软骨细胞和成骨细胞分化,构建骨软骨复合体。在前期工作的基础上,我们选用壳聚糖/明胶制作模拟软骨组织的多孔支架,TGF-β1质粒活化后诱导骨髓干细胞(MSC)向软骨细胞分化；壳聚糖/明胶/羟基磷灰石支架模拟成骨组织,BMP-2质粒活化后诱导MSC向成骨细胞分化；分开培养一周后利用纤维蛋白胶黏合构成骨软骨复合体。通过电镜观察,ELISA检测因子表达,Q-PCR, HE染色,免疫组化染色观察MSC在支架上的生长和分化；体内构建兔膝关节骨软骨全层缺损,植入复合体观察修复效果。扫描电镜显示,我们构建的支架具有很好的成孔性,并且两层之间具有很好的黏合；基因活化材料能够很好的支持MSC的贴附和增殖；ELISA测定TGF-β1和BMP-2因子的表达量显示该系统是一个很好的原位转染系统,基因活化组两种因子都有较高的表达；相比未基因活化的支架,Q-PCR结果显示在软骨层生长的MSC表达的蛋白聚糖和Ⅱ型胶原mRNA量有所上调,成骨层生长的MSC表达的骨桥蛋白,骨连接蛋白和Ⅰ型胶原nRNA量有所上调；免疫组化显示软骨层高表达Ⅱ型胶原而成骨层高表达Ⅰ型胶原,说明在骨软骨复合体上同时诱导了MSC向软骨和成骨细胞分化；利用此复合体进行的兔膝关节全层缺损修复,HE,免疫组化都显示出比单层支架更好的修复效果,促进了软骨和软骨下骨的再生以及与原生组织的整合。本研究说明,双基因活化的双层支架能够在不同层次上同时诱导MSC分别向软骨细胞和成骨细胞分化；此双层复合体能够促进骨软骨缺损的修复。