研究目的创伤、骨肿瘤、截骨等各种原因常造成不同程度的骨缺损,这是骨科临床中常见的问题,不利于骨的愈合,对患者的预后和长期生活质量均产生巨大的影响,常需要对骨缺损进行修复。因此,骨科临床对骨修复材料的需求十分巨大,每年数百万骨缺损患者迫切需要骨移植或替代物的植入。骨修复生物材料的研究已成为当今最重要的前沿研究领域之一,并对人类健康、社会及经济发展产生着深远的影响。理想的骨修复材料需要具有与骨组织匹配的生物力学、良好的生物相容性、生物活性,能引导和诱导骨组织缺损部位的修复和再生。目前,已经被广泛研究或应用于临床的骨修复材料已有较多种类,为临床骨缺损的修复提供了良好的替代方案,包括:生物陶瓷/生物玻璃、聚合物支架、金属支架等。但是,单一的材料体系难以提供力学匹配性能的同时,也难以刺激骨修复相关细胞的生长、增殖,最终达到修复缺损骨组织的目的。例如,多孔钽（Ta）支架具有良好的稳定性、高孔隙率、低弹性模量和高摩擦特性,但作为惰性金属其生物活性有待进一步提高。目前,使用生物活性组分提高金属Ta支架的生物活性,从而修复骨组织的研究报道仍然很少。本博士论文根据多孔钽支架在临床应用上的不足,设计和制备了非晶磷酸钙（ACP）纳米球和羟基磷灰石（HA）纳米棒两种磷酸钙材料,并研究了其与PLA共同修饰Ta支架的方法和性能。论文探索和讨论了不同的物相磷酸钙材料在负载和缓释生长因子、生物矿化、细胞相容性及硬组织缺损修复等方面的性能和影响机制,为其进一步的研究或临床应用提供了实验基础和理论支持。方法首先,使用PLA-m PEG调控制备出ACP纳米球,并进一步通过水热处理获得HA纳米棒,并将ACP纳米球和HA纳米棒分别与PLA复合后,制备出ACP-PLA和HA-PLA涂层改性的钽支架。研究了两种涂层改性的钽支架的体外生物矿化性能及对其亲水性的影响,并深入研究和讨论相关机制。其次,研究了ACP纳米球和HA纳米棒对生长因子的吸附效率,及使用ACP-PLA和HA-PLA涂层改性的钽支架的药物释放特性。使用MG63细胞研究了ACP-PLA和HA-PLA改性的多孔钽支架的细胞相容性及细胞的相互作用。最后,建立了兔股骨髁滑车骨缺损模型,系统研究和评价了ACP-PLA和HA-PLA改性的多孔钽支架修复骨缺损的性能和机制。结果首先,我们制备ACP纳米球和HA纳米棒两种具有不同物相和结构的磷酸钙材料后,进而制备出ACP-PLA和HA-PLA涂层改性的钽支架。发现改性后的钽支架具有良好的体外生物矿化性能,并且显著提高了其表面亲水性。其次,发现制备的ACP纳米球和HA纳米棒对生长因子（VEGF-FITC）具有较高的吸附效率,分别可以达到79.4%和80.6%。在37℃条件下和SBF介质中,相对于HA-PLA涂层改性的Ta支架,ACP-PLA改性Ta支架上BSA蛋白的释放速率在早期阶段更快。这是因为ACP-PLA与HA-PLA改性的Ta板表面上具有不同的结构和矿化过程。最后,对两种涂层改性金属支架的细胞相容性和体内骨缺损修复性能研究。结果显示,ACP-PLA和HA-PLA改性的Ta可以提高钽支架与细胞间的相互作用。骨修复实验结果说明ACP-PLA和HA-PLA改性的Ta支架能很好地促进骨缺损的修复。结论本文制备了ACP纳米球和HA纳米棒两种磷酸钙材料,研究了其与PLA共同修饰Ta支架的方法及性能。结果发现,ACP纳米球和HA纳米棒或其涂层改性的支架,在负载和缓释生长因子、生物矿化等方面具有显著的区别。同时,因磷酸钙与天然骨组织中无机组分具有一致的化学组成,这两种材料及涂层支架都具有较好的细胞相容性及促进硬组织缺损修复的性能。本博士论文发展的材料合成及涂层制备方法简单,有望为骨修复用金属支架提供一个新的涂层改性方法,具有重要的研究意义;同时,这类具有高临床转化前景的医用材料也将在骨修复领域具有重要的转化应用价值。