目前,骨组织工程在骨缺损修复的治疗方面是一种相对比较理想的手段。由于所制备的替代物具备的优异性能,使得支架材料的研究和开发在骨组织工程领域显得十分重要。天然骨是由胶原为主的有机基质和无机羟基磷灰石纳米晶体组成的,并具有多级多孔的结构特点。要想获得理想的骨修复材料,我们就要从组成和结构上真正地去模拟天然骨。选择基本能满足骨组织工程各种性能诉求的天然高分子作为有机基质,并与无机纳米羟基磷灰石复合,制备出在组成和结构上与天然骨有一定相似性的骨组织工程材料是本论文的研究重点。考虑到生物体本身就处在凝胶环境中,因此在天然有机聚合物所形成的凝胶基质中调控无机粒子的形貌和尺寸制备出的性能优异的支架材料将具有很广阔的应用前景。在大量文献调研和课题组生物材料领域研究的基础上,本论文首先选用了两种不同的天然高分子凝胶为有机模板,调控无机纳米羟基磷灰石矿物在其中原位生成,并且出于增强材料机械性能的目的,在原有天然高分子凝胶体系中添加具有不同结晶度的丝素蛋白作为二级模板双重调控无机粒子的形貌和尺寸,制备具有特殊结构和优异性能的有机/无机复合骨组织工程材料并对其相关性能进行了详细的比较研究;其次,本论文还利用仿生矿化法在水凝胶表面原位生成纳米羟基磷灰石,制备了高强度的有机/无机复合材料。具体研究内容如下:1、采用实验室成熟的原位沉淀法制备出了壳聚糖-天蚕丝素/烃基磷灰石、壳聚糖-桑蚕丝素/烃基磷灰石、壳聚糖/羟基磷灰石纳米复合材料。本部分的研究重点在于这三种复合物的机械性能和生物亲和性的对比。通过引入具有不同结晶度的丝素蛋白形成双重模板来调控纳米羟基磷灰石的成核和生长。结果表明这种体系不仅精细调控了纳米粒子的形状和尺寸,还增强了复合材料的抗压模量,并能促进成骨细胞MC3T3-E1在材料表面贴附和增殖。对比结果表明壳聚糖-天蚕丝素/烃基磷灰石纳米复合物可能是一种理想的骨组织工程材料。2、我们在第一部分的启发下,于细菌纤维素/烃基磷灰石复合材料中也分别引入桑蚕丝素和天蚕丝素蛋白,所形成的复合材料都有很好的生物亲和性,引入的丝素蛋白显著性地提高了复合材料的机械性能,而且还发现天蚕丝素由于结晶度较高,二级结构中的β折叠结构对力学性能的提高起到决定性作用,天蚕丝素蛋白中的三肽序列有利于细胞的黏附和增殖。细菌纤维素-桑蚕丝素/羟基磷灰石水凝胶由于桑蚕丝素蛋白肽链并没有被溴化锂裂解得很碎,形成了类似双网络的结构,提高了复合材料的抗压性能。另外,我们制备的支架平台可以通过堆积折叠卷曲或其他特殊的方式制备成任意形状的三维支架。换句话说,这种有相互贯穿孔结构的材料当作为支架应用于骨组织工程时可以支持细胞向内生长。相比于细菌纤维素-桑蚕丝素/烃基磷灰石复合物而言,细菌纤维素-天蚕丝素/羟基磷灰石复合物更适合作为理想的骨支架平台和生物医学膜应用于生物领域。3、在前面两章的基础上,我们构建了具有锶离子缓释能力的高结构稳定性双网络骨支架平台。双网络的形成显著性地提高了复合材料的机械性能。通过引入锶离子能更好地促进骨形成,形成的无机盐膜不仅可以有效地降低明胶的降解速率,也对锶离子的缓慢释放起到辅助作用。前面的工作为解决骨缺损替代材料在孔隙率和力学强度的不匹配问题上奠定了基础,也为这些复合材料在骨组织工程领域的应用提供了理论支撑。