关节是人体的承载组织和运动器官。关节损伤是危害人体运动功能的多发疾病，直接影响人的运动、进而影响生活健康和生活质量。现有金属和性陶瓷的人工关节虽已在关节疾病后期的治疗上获得了广泛应用，但因磨损造成的松动而发生失效。临床医学对大面积骨/软骨缺损的再生修复有迫切需求。因此，如何在关节疾病早、中期进行治疗并形成活性关节再生是再生医学的发展的迫切需求、定制化大尺寸骨/软骨支架设计制造成为关节软骨缺损修复、关节组织工程发展面临的重大挑战。
该技术以大尺寸骨/软骨缺损为研究对象，针对关节体内力学和生物学环境需求围绕多材料与宏微观骨/软骨支架设计制造和功能评价方法的需要，所开发的活性骨和软骨人造组织同步制造和体外评估方法，为发展具有良好力学和生物学功能的人工活性组织关节提供科学基础与工程实现方法。研发了大尺寸骨/软骨支架的仿生结构设计方法。利用该方法，通过研究膝关节力学环境因素对植入物结构的相互作用关系，已发现了关节韧带、半月板、软骨与骨界面结合特征与步态的作用关系，并在此基础上，建立了面向羊膝关节半髁置换的大面积骨软骨支架的设计和手术方法。利用该技术通过研究多材料定制化大尺寸骨/软骨支架，系统进行了相关的设计制造，评估及动物试验方面的基础、前沿研究，为临床应用提供理论基础。