除了良好的生物活性和降解性,具有促进或加速骨组织修复的效能是当前生物材料研究的重点。本文基于自然骨的组元和微观结构,通过微观结构仿生与化学组元优化相结合,将纳米磷酸三钙(TCP)颗粒与骨胶原微纤维复合成为类骨结构胶原纤维,从而可有效地利用TCP良好的生物降解特性、形貌变化特性、载体功能和胶原良好的细胞/组织相容性以及两者的协同效应,期望构造出一种具有独特纳微结构的新型骨修复/再生材料,并可作为骨组织高效重建的初始平台。为此,本论文首先开展了用于制备复合材料的各种纳米磷酸钙颗粒制备及性能的系统研究,然后进行了类骨结构胶原纤维基复合材料制备和表征的系统研究,最后开展了各种类骨结构胶原纤维基复合材料生物评价的初步研究。主要的研究内容如下:(1)采用PEG稳定化的无定形磷酸钙(ACP)为先驱体,通过800℃的热处理使ACP晶化成TCP相,颗粒的尺寸为300～500nm。当ACP中稳定化的PEG含量不同时,形成的TCP晶相会产生变化。当ACP形成过程中加入PEG比例为4:1和16:1时,晶化后的TCP颗粒分别为纯α-TCP和β-TCP相,但当PEG量在此之间,晶化后的TCP粉末为α/β-TCP复相,并且两相含量随PEG晕变化而改变。实验显示这种α/β-TCP复相粉末是由1μm的初次团聚体所组成,在初次团聚颗粒中均匀地包含了α-TCP和β-TCP纳米一次颗粒。浸泡实验显示这类α/β-TCP复相粉末具有独特的反应和形貌变化行为。(2)采用PEG稳定化的含锌无定形磷酸钙(ACP)为先驱体,制备出纳米含锌β-TCP颗粒,分析证明实,锌部分取代了β-TCP晶格中的钙,形成锌取代β-TCP颗粒。浸泡实验显示了这种颗粒的锌释放行为具有均匀、缓慢而持续的特点,有利于锌在人体内发挥有效而安全的作用。(3)经过酸性介质对胶原处理形成胶原微纤维,加入纳米TCP颗粒,在湿化学条件下可形成类骨结构胶原纤维基多孔β-TCP/Col复合材料,其类骨结构胶原纤维构成的孔壁成网状。最佳酸性条件为pH2。复合材料的孔径在～100μm,孔隙率为90%以上。体内外生物评价结果显示该复合材料具有良好的生物相容性,良好的成骨能力。(4)经过碱性介质对胶原处理形成胶原微纤维,加入纳米TCP颗粒,在湿化学条件下可形成类骨结构胶原纤维基多孔β-TCP/Col复合材料,其类骨结构胶原纤维构成的孔壁成致密状。最佳碱性条件为pH12。复合材料的孔径在100μm～300μm,孔隙率为～90%。体内外生物评价结果显示该复合材料具有良好的生物相容性,对成骨细胞的增殖和分化起到一定的促进作用,以及具有良好的成骨能力。(5)考虑到胶原原料不同,可能会对建立类骨结构胶原纤维产生影响,采用与上述不同的胶原,酶切法的胶原,进行了复合材料制备的研究。其结果显示酶切法的胶原在碱性制备条件下能够形成类骨结构胶原纤维,并构成多孔复合材料。但在类骨结构胶原纤维组合方式上有所差别:β-TCP/e-Col(酶切法)复合材料具有疏松多孔的孔壁,而β-TCP/s-Col(盐析法)复合材料则具有表面光滑、质地紧密的孔壁。体外细胞培养结果显示出β-TCP/e-Col(酶切法)复合材料同样具有良好的细胞相容性。(6)由于α-TCP在与体内作用后可以产生形貌的变化,可有利于细胞附着和生长;β-TCP在体内会产生降解,可提供必需的Ca和P离子,腾出骨再生的空间。将α-TCP和β-TCP形成α/β-TCP复相颗粒,可有效的利用两种的特性。采用碱性条件和酶切法胶原,制备出了类骨结构胶原基多孔α/β-TCP/Col复合材料,其孔径在100μm～300μm之间,孔隙率为90%左右。经过体外缓冲溶液的浸泡,复合材料中的α/β-TCP能够原位转化成花瓣簇状的形状,通过控制α/β-TCP中两相含量,可以改变复合材料的表面形貌和化学组成,可形成有利于成骨细胞生长的表面结构。体外生物评价显示该复合材料具有良好的生物相容性。(7)锌离子在骨修复过程中可发挥对成骨细胞活性的有益作用,从而促进骨再生过程。利用纳米锌取代β-TCP颗粒具有良好的锌离子释放能力和行为,将其与酶切法胶原在碱性条件形成类骨结构胶原基多孔ZnTCP/Col复合材料。其复合材料孔径为300μm,孔隙率在90%左右。复合材料的微观结构能够保证植入体内后锌离子持续、稳定地释放出来。体外生物评价显示该复合材料具有良好的生物相容性。经过上述研究,具有类骨结构胶原纤维基的多孔TCP/Col复合材料表现出良好的生物相容性,在骨缺损修复的过程中对骨的再生过程有明显的影响,能够加速骨组织的修复。因此,类骨结构胶原纤维基多孔TCP/Col复合材料可以成为一种新而有效的骨修复材料。