医用钛合金具有优异的力学性能、易加工性、低弹性模量、抗腐蚀性以及生物相容性,已被应用于制作牙种植体、人造关节等替代材料。然而,通过临床应用发现,钛合金植入体植入人体后与周围骨组织整合性较差,易出现植入体松动并引发炎症,导致植入的失败。鉴于此,为了提高钛合金植入体诱导骨整合性能,促进植入体与周围骨组织更好地结合,钛合金植入体在植入人体之前需要进行必要的表面处理。天然骨表面由宏观结构和微纳米结构组合而成,因此从仿生学的角度研究可知,改变钛合金植入体表面微纳形貌可以提高植入体与骨组织的结合能力,提高钛合金植入体的力学性能和生物学性能。目前,植入体表面微纳结构改性已成为提高植入体表面生物学性能的主要措施之一。本文通过在钛合金表面构建微纳米双级结构,提高钛合金的力学性能和生物学性能。首先,通过微细铣削和碱热处理在钛合金表面构建微纳双级结构并对其进行生物学评价。利用微细铣削和碱热处理相结合的方法在医用钛合金表面构建具有金字塔微结构和纳米网格的微纳双级结构。通过扫描电子显微镜(SEM)、激光显微镜(LSM)、接触角测量仪对表面结构进行表征。通过细胞体外实验,对植入体生物活性进行深入研究,包括细胞形态观察、细胞增殖、碱性磷酸酶活性检测、骨钙素和骨桥蛋白染色观察、细胞矿化定量检测。结果表明,微纳米双级结构有助于小鼠成骨细胞(MC3T3s)的伸展、增殖和分化。其次,通过喷砂酸蚀处理方法并结合碱热处理在钛合金上构建微纳双级结构并进行生物学评价。利用喷砂酸蚀和碱热处理相结合的方法在医用钛合金表面构建具有微凹坑和纳米网格的微纳双级结构。通过SEM、LSM、接触角测量仪、X射线衍射仪(XRD)对表面结构进行表征。通过细胞体外实验,对植入体生物活性进行深入研究。结果表明,与光滑表面、微结构表面和纳米结构表面相比,具有微纳米双级结构的钛合金具有更好的生物相容性,对MC3T3s增殖和分化具有更好的促进作用。最后,通过离子置换构建具有钙镁离子的微纳双级结构并验证其对细胞生物活性协同影响。以微纳结构为基体,通过置换反应获得分别具有钙离子和镁离子的微纳米双级结构。通过X射线光电子能谱分析(XPS)检测可知,微纳结构本身的钠离子分别被钙镁离子完全置换。通过后期细胞体外实验,与具有钠离子的微纳结构相比,具有钙镁离子的微纳结构表面明显地促进细胞的生长和分化。同时,具有钙离子的微纳结构比具有镁离子的微纳结构对于细胞的生长表现出更强的促进作用。