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本论文选择具有重要生物医学应用价值的磷酸钙生物材料及其有机-无机复合纳米材料作为研究对象，通过对制备方案的探索与创新，发展多种磷酸钙纳米药物载体材料及磷酸钙抗菌材料的合成方法，并对所制备磷酸钙纳米材料在药物装载和释放、基因治疗及抗菌材料等领域的应用进行了系统研究。
结合磷酸钙和生物相容性高分子的优良性能，我们以生物相容性聚乙二醇-聚乳酸(PEG-PLA)嵌段共聚物胶束为软模板，制备了无定形磷酸钙基多孔复合纳米球。研究了实验参数对材料尺寸、形貌及生物性能的影响；并探讨了无定形磷酸钙基纳米载体的药物装载和缓释性能及释放机理。将此材料进一步应用于肺癌基因治疗研究，分别制备了试剂盒样品和粉末样品；研究了试剂盒样品中Ca2+，PO43-及PEG-PLA的浓度及溶液的pH值等条件对基因转染效果的影响。
利用微波加热具有快速、均匀等特点，我们发展了一种微波辅助快速制备磷酸钙/聚丙烯酰胺纳米复合材料的方法。丙烯酰胺的聚合以及磷酸钙的成核生长同时进行，有效地解决了磷酸钙纳米结构在高分子基体中的均匀分散问题。这一合成策略缩短了反应时间，简化了制备步骤，降低了制备成本，优化了材料性能。
利用磷酸钙成核生长初期的巨大比表面积和高反应活性，我们发展了一种在混合溶剂中原位同步装载水难溶性药物的方法。在磷酸钙成核的同时原位同步装载药物，从而达到药物的高效装载，对常见水难溶性抗炎药物布洛芬的装载量高达1.96 g·g-1。通过调节溶液pH及药物浓度等参数制备了一系列具有不同药物装载量及药物释放行为的载药体系。药物释放动力学研究表明，该载药体系的药物累积释放量与释放时间的对数成正比，这是一种新颖的混合释放机理。该方法对于多种水难溶性药物具有普适性，规避了两步法制备载药体系的繁琐操作步骤，具有工艺简单快速、成本低、环境友好、样品性能可调等优点。
利用磷酸钙含水量高的特点，借鉴“萃取”理论，设计将醋酸锌从其不良溶剂乙醇中通过溶解度差为驱动力装载到纳米羟基磷灰石表面活性水化层及无定形磷酸钙内部结构水中，研究表明Zn2+的装载量与磷酸钙体系的含水量成正相关，并得到了具有较好Zn2+缓释性能的羟基磷灰石载锌纳米材料。对于牙科细菌Aa，Fn和UA159的抗菌实验表明羟基磷灰石载锌纳米材料具有较好的抗菌效果，探讨了该材料的体系(Zn2+/含锌化合物)双重抗菌机理。
通过一种改良的反胶束微乳液法制备得到SiO2/P123(聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯)包覆单分子绿色荧光蛋白的复合纳米球结构，增强型绿色荧光蛋白(eGFP)通过复合三嵌段共聚物P123增溶于环己烷中形成P123包覆单分子eGFP的反胶束结构，利用蛋白质表面的痕量水和嵌段共聚物P123链段上的结合水控制正硅酸甲酯在蛋白质与P123的界面水解形成超薄SiO2纳米壳。由于P123的两亲性，通过不同的后处理，SiO2/P123/eGFP复合纳米粒子可以从反应体系中分离并重新分散在水或者有机溶剂中并保持了eGFP的荧光特性。SiO2/P123纳米壳层保护eGFP使之具有更好热稳定性并能抵御化学变性剂及生物酶的破坏。