节段性气管缺损修复是胸外科最重要的难题之一，当前人工气管替代物仍然无法实现天然气管功能重建。气管是一种多细胞有序构建的复杂组织，包含了C形软骨和O形血管化纤维组织交替结构，以及背侧条状纤维束结构和内层气道上皮组织。目前绝大多数组织工程气管是由单一软骨环构成，难以实现C形软骨和O形纤维组织的精准构建，更难以与气道上皮细胞进行功能化整合。本项目针对当前气管的多组织仿生构筑的难点，基于已经建立自主知识产权的热固性PGS生物弹性体3D打印技术，首先发展了新型的高效可逆溶胀载药技术，制备了具有软骨再生活性的PGS-明胶/硫酸软骨素药物缓释活性支架，满足气管软骨的再生需求。进一步创新性的提出二维图案化接种策略和三维气管立体组装策略，实现了C形软骨环/O形血管化纤维环交替分布以及条状纤维束三重组织结构的有序再生。最后在再生气管内壁用GelMA水凝胶负载体外分离扩增的气道基底细胞，实现了具有四重组织结构的一体化仿生组织工程气管的多维度构建，为临床上构建功能化组织工程气管提供新方案。