羟基磷灰石(HA)的分子结构和钙磷比与正常骨的无机成分非常近似,能与活体组织形成化学性键合,是目前国际上公认的适用于临床应用的生物活性陶瓷材料。但是由于HA陶瓷的脆性,其力学强度无法满足体内承力部位植入的需要,大大限制了它的临床应用。因此,改善HA陶瓷的力学性能至关重要。除了作为组织工程支架材料外,不同形态及孔隙结构的HA还广泛应用于离子交换、催化剂载体、生物医药等领域。本文采用溶胶-凝胶法制备了多孔球粒、致密球粒、纤维堆积型支架等一系列不同形态及孔隙结构的HA陶瓷制品；通过自粘结和自充填工艺改善了HA支架的力学性能；采用体式显微镜(SM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、抗压强度测试等分析手段,系统地研究了不同形态及孔隙结构HA陶瓷的性能；通过体内和体外实验比较评价了其生物学性能。获得的主要结论如下：(1)以沉淀法制备出的纳米HA浆料为原料,采用溶胶-凝胶法成功地制备了尺寸为150-1500μm的多孔和致密HA球粒。多孔球粒的孔隙率约为20%,抗压强度6.9±0.3MPa；致密球粒孔隙率为4.7±0.6%,抗压强度为8.9±0.4MPa.(2)改变HA加入量、搅拌速率、搅拌时间和搅拌温度以研究工艺参数对球粒性能和形态的影响。搅拌速率是影响HA球粒尺寸和球形度的最大因素,球粒的微结构主要受初始HA浆料加入量的影响,其他工艺参数对其几乎没有影响,结合粒子滤除等造孔方法可以控制多孔HA球粒的孔隙结构。保持其它制备条件不变时,随着搅拌速率的增大,球粒的平均尺寸明显减小,球形度变好；同一搅拌速率下,随着HA负载量和搅拌温度的升高球粒的平均尺寸增大,球形度变差；超过2h后,搅拌时间对球粒的平均尺寸几乎没有影响,但是搅拌时间越长,球形度越好。(3)以微米级HA粉体为原料,采用溶胶-凝胶法得到凝胶化球粒和纤维。将凝胶化的球粒和纤维进行洗涤、干燥和常压烧结,最后采用热等静压进行二次烧结得到半透明HA球粒和纤维。半透明HA球粒的致密度为99.1±0.3%,晶粒大小为2.2μm,抗压强度为10.2±0.4MPa.(4)对不同密度的球粒进行仿生矿化和间充质干细胞培养。矿化结果显示多孔表面生成HA的量高于致密和半透明HA陶瓷,相对于半透明HA陶瓷,致密HA陶瓷表面上形成的晶体数量较多,尺寸较小；细胞培养结果显示多孔HA陶瓷上细胞增殖情况优于致密和半透明HA陶瓷,与之相反,细胞分化水平低于致密和半透明HA陶瓷；三者均具有良好的细胞相容性,无细胞毒性。将多孔HA球粒和致密HA球粒堆积成微孔结构不同、宏孔结构相同的多孔支架后,植入狗的腹腔内1、3个月,结果显示多孔HA球粒堆积支架的异位成骨情况远优于致密HA球粒堆积支架。(5)在纳米HA浆料中加入海藻酸钠(SA)制成混合悬浮物,通过针头挤入到氯化钙溶液中进行凝胶化赋形得到连续长纤维,将纤维洗净后堆积到模具中,加压定型后进行烧结得到贯通性良好的HA纤维堆积多孔支架。将纤维堆积支架的生坯浸入混合悬浮物中抽取真空后离心,得到HA自粘结纤维多孔支架。控制针头直径可以控制HA纤维堆积多孔支架的孔径,控制压缩高度可以控制孔隙率。当孔隙率为50%时,自粘附前后多孔支架的抗压强度分别为2.9士0.4MPa和13.2±0.6MPa,力学性能得到了有效改善。仿生矿化和细胞实验结果显示纤维支架均具有良好的生物活性,自粘结工艺处理后的多孔纤维支架具有更为粗糙的表面,细胞向内部长入的趋势更加明显。(6)HA纤维与石蜡球共同加入HA/SA的混合悬浮物中混合均匀,填入模具后浸入氯化钙溶液中,正己烷浸泡除去石蜡球后用去离子水洗净、干燥烧结后得到HA纤维自充填多孔支架。随着石蜡球添加量的增大,孔与孔之间的贯通性增大,宏孔的孔隙表面均会出现分布均匀的微米和亚微米尺寸的微孔结构。HA纤维均匀分布在基体中,不会产生聚集,烧结过后纤维和基体之间的界面没有明显的分离。随着造孔剂加入量的增多,支架的抗压强度逐渐减小,加入纤维可以提高多孔支架的抗压强度,而且当造孔剂的量增多时,加入和未加入纤维的支架的抗压强度的差距增大。