针对目前磷酸钙骨水泥类骨修复材料中成孔、强度及降解之间存在的问题和矛盾,本研究采用在定向成孔可降解磷酸钙骨水泥支架材料中复合降解速度较快的高分子材料和在可注射磷酸钙骨水泥中加入可降解高分子微球两种不同方式,制备定向成孔和原位成孔可降解高分子/磷酸钙骨水泥复合骨修复材料。 本文通过定向冰晶-冷冻干燥法首次制备了具有定向孔隙结构的层状磷酸钙骨水泥多孔支架材料,层内具有管道状连通的大孔,孔的大小和形状与在其中生长的冰晶一致。通过改变液相与磷酸钙骨水泥粉体的比例,支架的孔隙率可在70％～90％之间进行调节。支架材料的孔隙结构是冷冻过程中所生成的冰晶结构的复型,通过控制冰晶的生长可以调控支架的孔隙结构,冰晶的生长取决于冷冻温度、液固比及冷冻方式。 通过将可降解高分子聚乙交酯丙交酯(PLGA)与用海藻酸钠改性的磷酸钙骨水泥定向孔支架进行复合,制备出一种强度较高的PLGA/磷酸钙骨水泥定向孔复合组织工程支架材料。研究发现,PLGA的复合大大提高了支架材料的强度和韧性,骨水泥浆体液固比和PLGA的浓度都对PLGA/磷酸钙骨水泥复合支架的强度有明显影响。PLGA对支架的增强机理包括：(1)覆盖在支架孔壁表面的PLGA膜可以分担外加的载荷；(2)PLGA与基体的结合可以增强基体的强度；(3)PLGA修补了骨水泥支架孔壁上的一些缺陷。增强后的支架保持了定向的开口孔隙结构,这些孔隙的存在有助于新生骨组织的长入。 在上述研究的基础上,本文通过两种不同降解速率的PLGA与海藻酸钠改性磷酸钙骨水泥支架的多重复合,制备了可原位成孔PLGA/磷酸钙骨水泥复合支架材料。经过二次复合后,材料的强度又有了进一步的提高。二次复合后的材料表面仍保持了定向的开口孔隙,有利于植入体内后新骨的长入。材料的体外降解实验表明,经过PLGA二次复合所制备的PLGA/磷酸钙骨水泥复合支架材料具有较好的早期强度,随着体外降解时间的延长,两次复合的降解速度不同的PLGA将产生分级的水解,原位形成有利于新骨长入的大孔隙。材料在体外降解56天后,其强度仍有1.94 MPa。 通过在磷酸钙骨水泥中加入PLGA微球,制备了原位成孔型可注射PLGA微球/磷酸钙骨水泥复合骨修复材料。研究发现,随着PLGA微球加入量的增大,材料的凝结时间缩短,含PLGA微球的骨水泥浆体的粘度和屈服应力增大。当PLGA微球在复合材料中的质量百分数为20％时,材料仍保持良好的可注射性,但PLGA微球的加入量继续增大时,其可注射性迅速下降。当复合材料中PLGA微球的含量在30％以下时,复合材料仍保持了良好的力学性能,与没有加入PLGA微球的骨水泥没有显著差异；当其比例增大到40％时,材料的力学性能迅速下降。PLGA微球和磷酸钙骨水泥基体之间结合良好。为了改善PLGA微球/磷酸钙骨水泥复合骨修复材料的可注射性能,本研究以柠檬酸钠溶液为液相,对其进行了改性。研究了不同浓度的柠檬酸钠溶液的加入对含30wt％PLGA微球磷酸钙骨水泥复合骨修复材料性能的影响。结果表明,柠檬酸钠溶液的加入不会改变磷酸钙骨水泥的水化过程,水化产物仍为弱结晶羟基磷灰石。随着柠檬酸钠溶液浓度的增大,浆体的粘度和屈服应力降低,从而提高了浆体的可注射性。15％以下浓度柠檬酸钠溶液的加入会提高材料的抗压强度。体外降解实验表明,本研究制备的材料具有较高的早期强度,随着降解时间的延长,PLGA微球发生化学水解,在骨水泥基体中原位产生大孔隙,有利于加快骨水泥降解和新骨长入。当体外降解时间达70天时,PLGA微球已基本降解完毕,留下具有一定连通性的多孔结构,大孔率达到42.2％,孔隙大小在100～200 μm之间。