本文以壳聚糖及胶原等具有较好生物相容性的天然生物活性大分子为有机基质，在溶胶-凝胶体系内，以“bottom-up”方式体外仿生矿化制备纳米羟基磷灰石/大分子复合骨组织修复支架材料。为了模拟天然骨组织的结构和成分，本文以羟基磷灰石（hydroxyapatite，HA）为钙磷源，以壳聚糖（chitosan，CS）为大分子基质材料，在酸性环境中形成均相溶液，通过Sol-Gel相转变矿化方法和陈化处理，原位构建了纳米HA/CS复合多孔支架材料，研究了共沉积时体系的pH值和陈化时间对支架压缩强度、晶相组成及形貌等的影响。结果表明体系pH为10和11时，支架的力学强度远高于未矿化壳聚糖支架强度，但是随着体系pH的升高而强度逐渐下降。XRD表明陈化处理有利于磷酸钙盐向HA转化，随着陈化时间的延长，纳米羟基磷灰石沿c轴择优生长。SEM观察显示支架材料具有相互贯穿的多孔结构，纳米级的短棒状或颗粒状HA晶体颗粒均匀分散在孔壁上，随着陈化处理以及陈化时间的延长，形成致密的纳米无机/有机均匀复合体。选取pH=11，陈化4h的n-HA/CS复合支架材料进行M-3T3细胞相容性实验。结果表明n-HA/CS复合支架明显有利于促进细胞的增殖生长，其上的细胞增殖速率明显大于正常条件下细胞自身的生长速率，n-HA/CS复合支架的细胞相容性明显优于纯CS支架材料。这种快速深度矿化方法为骨支架材料的制备提供了新思路。胶原基质通过与牙本质基质蛋白（dentine matrix protein-1，DMP-1）等非胶原蛋白之间的相互作用来调控胶原纤维的矿化过程。本文中，引入低分子量的聚丙烯酸模拟DMP-1蛋白的N末端的隔离功能域，小分子的聚磷酸盐三聚磷酸钠（sodium tripolyphosphate，TPP）模拟DMP-1蛋白C末端的模板功能域，两者作为“软模板”模拟体内非胶原蛋白的功能域来调控I型胶原的仿生矿化，并在37℃下分别陈化处理0.5h，2h和24h，仿生构建了n-HA/collagen复合支架材料。XRD，FESEM，EDS，HRTEM及SAED的研究结果表明，两者的加入导致胶原纤维的内部和外部同时生成了一种非典型途径的羟基磷灰石晶体，这种矿物以“bottom-up”方式自组装产生。本文以人脐带间充质干细胞hUMSCs作为种子细胞，研究发现细胞在n-HA/COL复合支架上充分伸展和贴附，具有较高的细胞活性，支架材料可以诱导hUMSCs向成骨细胞分化，材料具有较好的细胞相容性。同时，以兔股骨髁骨缺损为模型探究仿生矿化胶原支架材料及以hUMSCs/支架材料复合体为组织工程化骨的骨组织诱导再生及修复能力。经6周、12周后的大体解剖观察，MRI及CT三维成像医学影像观察及组织形态学观察发现，相较于骨缺损对照组，组织工程化骨及仿生矿化胶原支架在体内均可以促进骨缺损的愈合，同时，随着新骨的形成、成熟，支架材料逐渐被降解、吸收，具有良好的组织相容性。