多孔磷酸钙生物陶瓷因具有良好的生物相容性、骨传导性和可降解性而广泛应用于硬组织修复材料领域。目前,已可依靠多种制备方法制备出具有较高孔隙率的多孔陶瓷,但仍难以很好地实现材料的力学强度和孔隙率、连通率之间的平衡。基于此,本研究使用固相合成法制备的磷酸三钙(β-TCP)作为研究材料,采用结合挤出成型法和造孔剂法构建了具有不同孔结构的蜂窝状磷酸钙多孔生物陶瓷,并在三维连通孔磷酸钙陶瓷的基础上通过高分子涂覆和元素掺杂的方式,进一步改善其力学性能和生物学性能。本研究通过正交实验优化研究了具有良好可塑性的磷酸钙泥料体系。在平均粒径为3.03μm的β-TCP粉体中,外加10 wt.%的甲基纤维素作为粘结剂、12 wt.%的甘油作为增塑剂、6 wt.%的液体石蜡作为脱模剂和35 wt.%的去离子水时,陶瓷泥料能获得最优的可塑性,且无明显固液分离现象。测量了该泥料的本征参数,结合泥料挤出过程的理论模型(Blackburn提出)预测了挤出应力,在挤出速度较快时该预测应力与实际应力基本一致。研究了烧结温度对直通孔磷酸钙陶瓷物相组成、微观结构、理化性能和细胞生物学性能的影响。结果表明,制备的陶瓷具有规则的直通孔结构(孔径约为400μm),基体富含微孔(~1μm),总孔隙率为62%~72%,抗压强度为5~16 MPa。在1050~1200oC的烧结温度范围内,提高烧结温度可使磷酸钙陶瓷的晶粒尺寸增大,陶瓷基体的线性收缩率增大,孔径和壁厚减小,孔壁的致密度提高,孔隙率降低以及力学强度增大。通过细胞培养发现,小鼠骨髓间充质干细胞在这些陶瓷上具有良好的粘附、增殖和分化性能。1200oC制备的直通孔磷酸钙陶瓷具有良好的成血管性能。研究了直通宏孔的结构特性对直通孔磷酸钙陶瓷的力学性能、降解性能和细胞生物学性能的影响。在相同的孔隙率下,孔径(400~800μm)越小,磷酸钙陶瓷的力学强度越大,基体的体外降解速率越慢,促进细胞成骨分化的能力越好;在相同的孔径下,孔的壁厚(200~500μm)越大,磷酸钙陶瓷的力学强度越大,材料上的细胞增殖活性越高。基于相同的宏孔孔隙率,制备了具有不同孔形状(包括正方形、三角形和圆形)的磷酸钙陶瓷。其中,圆形孔结构的磷酸钙陶瓷具有最大的力学强度和最快的体外降解速度;此外,细胞在不同孔形状的磷酸钙陶瓷上的增殖活性无显著性差异,而在多角(正方形和三角形)孔的磷酸钙陶瓷上比圆形孔的陶瓷具有更强的成骨分化能力。通过添加明胶微球(212~250μm)作为软性造孔剂制备了三维连通孔磷酸钙陶瓷。结果表明,当明胶微球含量为20 vol.%时,该陶瓷的力学性能和连通性较为均衡。在该磷酸钙陶瓷基础上,进一步复配70 vol.%的PMMA粉体(0.4~20μm)作为微孔造孔剂构建了理化性能良好的多级孔磷酸钙陶瓷。综合研究比较了不同的孔结构(包括未造孔、直通孔、三维连通孔和多级孔)对磷酸钙陶瓷的理化性能、体外降解性能和细胞生物学性能的影响,结果表明三维连通孔磷酸钙陶瓷的综合性能最优。体内动物实验表明,三维连通孔与多级孔磷酸钙陶瓷成骨效果优于直通孔磷酸钙陶瓷。通过采用真空浸渍-冷冻干燥法在三维连通孔磷酸钙陶瓷的表面涂覆明胶薄膜(3~5μm)来改善其力学性能。尽管明胶涂覆降低了陶瓷的开孔孔隙率(接近10%),但是显著提高了其力学强度(20%~80%)和初始细胞种植效率(18%~35%);采用5 wt.%明胶溶液所制备的明胶涂覆磷酸钙复合材料具有良好的力学性能、体外降解性能和细胞生物学性能。通过在β-TCP粉体中掺杂Zn元素提高了三维连通孔磷酸钙陶瓷的力学强度和成骨活性。结果显示,Zn已成功进入了β-TCP的晶格中;Zn能够抑制β-TCP(低温相)向α-TCP(高温相)的相转变,在较高温度(1300oC)下,Zn掺杂的磷酸钙陶瓷仍未出现α-TCP。Zn掺杂降低了磷酸钙陶瓷的开孔孔隙率(4%~16%),却显著提高了其力学强度(17%~45%),同时促进了细胞增殖活性和成骨分化能力。本研究采用结合挤出成型法和造孔剂法制备了三维连通孔磷酸钙陶瓷,并在其基础上通过明胶涂覆和锌元素掺杂的方式进一步改善了其力学性能和生物学性能,该方法是一种制备大尺寸多孔生物陶瓷的有效方法,具有工业化生产的应用前景。