骨修复材料是生物医用材料的重要发展领域之一,其主要功能是修复骨组织缺损,恢复其正常生理机能。理想的骨修复材料应该具有良好的生物相容性,与修复部位相匹配的力学性能,可生物降解以及易于成型等特点。聚(ε-己内酯)(PCL)是一种具有良好的生物相容性的生物可降解高分子,但是较低的力学性能限制了其在骨修复材料方面的应用。蚕丝丝素纤维(SF)是一种天然的高性能多肽纤维,具有较好的弹性和良好的生物相容性。因此,用蚕丝丝素纤维增强聚己内酯制备成生物医用复合材料,在骨修复材料领域将会有广阔的应用前景。首先,本文研究了纤维含量和辐照处理对蚕丝丝素纤维增强聚己内酯(SF/PCL)复合材料结构和性能的影响。结果表明:SF的加入明显地提高了PCL的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量,SF/PCL复合材料的拉伸和弯曲强度分别在纤维含量为35%和45%时出现最大值。在0～300kGy的辐照剂量范围内,150kGy辐照处理后的SF/PCL复合材料有着最大的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量。经过辐照处理后,复合材料中PCL组分的玻璃化转变温度随着辐照剂量的增加而升高,PCL和SF都可以产生自由基,自由基之间的转移和反应增强了纤维和基体间的界面相互作用。其次,依据组织工程支架的设计原理,本文成功地制备了孔隙率可控并且孔洞连通的PCL以及SF/PCL复合材料多孔支架。多孔支架的孔隙率为40%～91%,内部孔洞由孔径为150μm～300μm的大孔和几个微米的小孔构成。SF的加入不仅提高了纯PCL多孔支架的抗压强度,而且还改善了其亲水性能,如35%的纤维含量使孔隙率为65%的PCL多孔支架的压缩强度提高了55%,与水接触1s后的接触角从疏水性的108o降低到亲水性的64o,并且使得到的SF/PCL复合材料多孔支架仍然保持着良好的可塑性。再者,本文通过细胞毒性试验、急性全身毒性试验、溶血试验、热原试验和皮肤致敏试验对材料进行生物学评价,结果表明PCL和SF/PCL复合材料均无明显细胞毒性,对骨髓间充质干细胞(BMSCs)的形态没有明显影响,不产生全身毒性反应和溶血反应,热原含量符合生物体要求,不存在潜在致敏性物质。在BMSCs和SF/PCL复合材料多孔支架复合培养的过程中,BMSCs能够顺利的贴附于多孔支架上,并且增殖活跃。SF/PCL复合材料多孔支架的体外降解速率快于其块体材料,而且PCL材料和SF/PCL复合材料多孔支架在家兔体内的降解速率均快于体外降解速率。SF的加入在一定程度上能够缓解PCL在降解过程中产生的局部酸性副作用,因此植入动物体内后,SF/PCL复合材料在保持了PCL良好组织相容性的基础上,引起的炎症反应更小,更有利于细胞的生长和组织修复。在上述工作的基础之上,本文以SF/PCL复合材料为原料,首创了一种新型的可生物降解、易于塑型的临床骨折内固定器件,用来修复肋骨骨折。该器件采用“爪”型的固定方法固定肋骨骨折,具有临床创伤小,固定快速等特点。在犬的肋骨固定模型实验中发现:植入15天后肋骨骨折处显现出良好的愈合趋向,6个月后骨折处基本愈合,术后的X射线观察不受影响。上述研究成果为SF/PCL复合材料在骨修复材料领域的进一步应用提供了理论和实验依据。