临床上由于年龄老化、疾病以及严重创伤等原因而导致的骨折发病率较高。虽然传统的金属骨折内固定材料在骨折内固定中一直占据主导地位,但是也存在着应力遮挡作用、腐蚀引起的慢性炎症和诱发不良反应、需二次手术取出等不可避免的缺点。近50年来,生物可吸收内固定材料在骨折治疗中具有金属材料所无法比拟的优势,已经成为国内外学者研究的热点。但是,目前由于材料自身以及加工工艺等许多基本的科学问题没有解决,生物可吸收内固定材料还存在初始力学强度低,早期降解速度快等问题;只能用于非承重骨,而不能用于四肢长管状骨等承重骨的固定。　　 骨是有序胶原纤维(Collagen)和取向排列的纳米羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HA)共同形成的有生命的复合材料。骨的复杂多级结构使其既具有HA的强度和硬度,又具有胶原的韧性。随着科学技术的进步和发展,20世纪五十年代以来,研究学者开始认识到,模拟生物系统可以作为开辟新技术的主要途径之一,并自觉地把生物界的灵感或原理等仿生用于各种新材料、新技术的开发,从中获得解决问题的方法。因此,从对骨组织成分仿生的角度出发,将高分子与无机填料复合,有望得到兼有柔韧性和强硬度、综合两者生物活性的复合材料用于骨组织修复。但是胶原本身的力学性能和加工成型性能较差,而壳聚糖(Chitosan,CS)与胶原相比,分子中的重复单元具有六元环结构,力学性能相对更稳定。本文在详细分析骨的组成、结构以及力学性能基础上,以骨的组成和结构为模型,选择具有优异生物相容性和生物活性的CS与HA复合体系为研究对象,利用生物仿生原理制备了具有层状结构的CS/HA复合骨修复材料,并对其微结构与性能之间的相关规律进行了初步研究。　　 首先,在原位沉淀法的基础上,利用乙酸钙(Ca(H3COO)2)和磷酸(H3PO4)作为钙源和磷源与CS分子同时沉析,在CS基质上原位生成HA,得到了具有层状结构、HA均匀分布的CS/HA复合棒材。力学性能研究结果表明,随着HA含量的增加,复合材料的弯曲强度、吸水率和膨胀率均降低,而相应模量有所升高;在m(CS)/m(HA)为20/4时,复合棒材的弯曲模量达到最大(5.7 Gpa);FTIR和XRD研究结果证明,原位生成的无机晶体为HA;EDX分析结果显示,无机成分在有机基质中为均匀分布,同时SEM-EDS研究结果表明,复合材料中Ca/P为1.55。棒材形成机理的研究结果发现,在原位沉淀法制备CS/HA凝胶棒过程中存在Liesegnagring现象,SEM测试结果证明,复合材料具有类似于树木年轮的系列同心圆层状结构。　　 其次,以三聚磷酸钠-磷酸钠(TTP-TSP)混合溶液作为交联.水解媒介,模拟磷酸钙骨水泥(Calcium phosphate cement,CPC)体系,将复合棒材于一定温度条件下交联一水解48 h;采用正交实验方法考察了交联剂浓度、交联-水解温度对产物性能的影响,以此为依据优化交联-水解条件,并分析了水解作用对HA取向生长的影响。优化条件下所得到的复合材料其弯曲强度及弯曲模量从原来的101Mpa和5.7 Gpa分别提高到133 Mpa和6.8 Gpa。TEM电镜结果显示,HA为纳米级,尺寸在20-100 nm;XRD分析结果显示,水解后HA沿c轴取向生长。CS/HA复合材料体外降解实验结果表明,材料在磷酸缓冲液(PBS)中浸泡的初始两周中,降解液pH变化较小,从第二周开始pH变化趋于平稳;且棒材质量损失较小,并且溶胀性能稳定,6w的降解过程中复合材料力学性能相对稳定。　　 再次,本文对用原位沉淀法制备的CS/HA复合材料进行了体外细胞相容性和骨诱导的初步研究。研究结果表明,CS/HA复合材料具有的良好的细胞相容性和骨诱导性,可以促进前成骨细胞(MC3T3-E1)的增殖和分化;细胞在材料表面粘附和伸展良好,在材料表面培养1-2 w,细胞开始分泌细胞外基质,2-3 w细胞外基质开始矿化。　　 此外,采用天然生物交联剂——京尼平交联、改性CS/HA复合棒材,从而获得了同时具有层状结构和类似车轮辐条结构的三维网络状壳聚糖基体,使复合材料的弯曲强度得到显著提高,并有效抑制生物酶解对复合材料力学性能下降造成的影响。在此基础上,对京尼平交联CS的原理做了初步研究,分析了三维网络状结构以及层状结构的形成机制。　　 本文制备的CS/HA复合材料其力学性能接近人体密质骨,基本可以满足作为骨折内固定材料的力学性能要求,并且体外细胞相容性研究表明,该复合材料具有良好的细胞相容性和骨诱导性。有望作为一种新型的骨折内固定材料使用。