仿生制备矿化胶原基骨材料是制备优异骨替代材料的一种有希望的途径。该论文制备了几种矿化胶原基(nHAC)骨框架材料并从组织工程学的角度开展了若干细胞实验和动物实验的研究，为临床治疗骨缺损提供新型高效的备选材料。 在仿生的思路下和以往胶原-钙磷盐(CPC)复合材料的基础上，制备了一类新型的纳米复合材料用于骨缺损修复。此材料在微结构和成分两方面都与天然骨有相似性：纳米级的羟基磷灰石为主要矿物相，含有碳酸根，结晶度低；矿物与胶原分子自组装成周期排列结构；框架材料的多孔与松质骨相同；分级结构与天然骨相同，组成上以胶原和羟基磷灰石为主。该研究采用了两类材料作为框架，一类是高分子聚合物聚乳酸(PLA)，另一类是海藻酸盐(Alginate)。此材料有希望成为骨组织工程的优选之一。 通过体外细胞培养的方法，建立了成骨细胞与nHAC/PLA材料的三维复合体。成骨细胞与框架材料的初期反应进行研究的结果表明，材料具有很好的细胞亲和性，细胞在材料上正常的贴壁、增殖和迁移生长。种植第2天，细胞就贴壁和完全铺展，到12天时细胞已经长入框架材料200um到400um深的内部区域。好的细胞亲和性的原因是材料具有与天然骨在成分和结构上高度的相似性，使得细胞在此基体上的反应积极。多孔nHAC/PLA材料支架可为细胞提供一种类似体内的微环境，使得多孔结构内部的细胞最终具有了类似在体内时的饱满的多边形形态。细胞在支架材料上分泌和形成矿化基质，同时在组织块与材料的界面上也有新的类骨基质产生。此外nHAC/Alginate材料的细胞毒性研究，结果表明材料对成纤维细胞生长影响小于5％。将成骨细胞接种在此材料上，一周时，细胞已经铺展，并且分泌许多胞外基质。 nHAC/PLA材料作为一种新型的骨组织工程材料，它是一种可降解的材料，体外降解时4周达到19.6％。材料中的三种组分的降解速度有区别，胶原最快，羟基磷灰石和PLA较平缓。整个降解实验过程中，材料保持规则的初始形状，但框架材料的孔壁厚度减薄，孔壁表面变粗糙。体内降解实验发现近骨区材料的胶原与羟基磷灰石之比值要比中心材料区的高，而且体内植入10周的降解量达到40％左右，其速度稍快于体外模型。整体上材料的降解是与新生骨组织的长入相匹配的。近骨区的成骨细胞聚集，新生胶原基质增加，破骨细胞对于材料的吞噬和利用相结合，新骨愈合的界面逐步从宿主骨界面向材料内部推进。 实验表明nHAC/PLA复合材料具有优异的骨传导性，当植入缺损后骨可在这种支架上进行爬行替代性生长，一定程度上起到缩小缺损尺寸的作用。多孔结构有利于结缔组织及微血管的长入。nHAC/PLA与rhBMP-2复合后又具有了高效的骨诱导性。良好的生物可降解性，优异的生物活性和骨传导性以及高效的骨诱导性使这类材料具有较大的临床应用潜力。植体表面及内部被吸收后，伴随有新骨的沉积，这一现象类似骨组织的重塑过程，可使nHAC/PLA植体整合入活体骨的新陈代谢中并最终为自身骨组织所取代。在长骨缺损和脊柱融合模型中有很好的愈合效果，可与自体骨相媲美。所以我们说复合rhBMP-2的骨材料可以代替自体骨。一半骨材料一半自体骨复合后的愈合效果也与自体骨组效果相当，10周时接近100％愈合。这一结果在临床上的应用意义很大，在病人缺损尺寸过大，自体骨量不够时，用此材料作为补充，仍然可以达到自体骨愈合的金标准。