羟基磷灰石（Ca10（PO4）6OH2,HA）是脊椎动物骨骼和牙齿中的主要无机成分,因其具有优异的生物相容性和生物活性、良好的骨诱导性和骨传导性,而成为骨组织工程领域应用最广泛的生物材料之一。然而,传统HA力学性能差的缺陷使其应用局限于非动态载荷领域。高长径比的HA纤维具有优异的力学性质,不仅可有效地增强HA基复合材料的力学性能,还可提高其生物学性能,进而促进受损组织的再生与修复,是一种极具潜力的骨组织工程材料。此外,结构功能单一的传统HA基复合材料难以满足临床中的特定需求,而通过对支架材料进行结构设计和性能优化以赋予其优异的特性和功能,成为目前骨组织工程领域研究的热点之一。本研究基于一维纳米材料优异的力学性能,采用溶剂热法制备了高长径比的柔韧HA纤维。通过调节溶剂热参数（初始Ca/P、初始pH、反应温度和时间）、表面活性剂、磷源以及掺杂功能性离子实现了对HA纤维生长的控制和改性,并探索了 HA的形核和晶体生长机理。此外,针对临床骨缺损的特定需求,分别设计出用于引导骨组织再生的CuHA/明胶双面膜,用于骨组织再生的SrHA/明胶复合多孔支架和用作骨贯通伤修复的“三明治”式SrHA/明胶复合支架,通过体外抑菌试验、细胞培养试验和体内植入试验,评估了不同结构和功能的复合材料对抑菌作用和成骨细胞附着、增殖与分化的影响,以及对骨缺损的再生修复能力。本论文的主要研究内容如下:（1）过高的初始Ca/P或过低的初始pH会分别导致绳结状产物和杂质的生成,而过低的初始Ca/P或过高的初始pH则会导致HA晶体的择优生长方向由c轴转为a轴。低于180℃和少于18h的反应条件会使产物物相中存在非晶磷酸钙,且结晶度低,形貌尺寸不均。因此,制备高长径比柔韧HA纤维适宜的工艺参数为:初始Ca/P为0.8-1.2,NaOH浓度（[OH-]）为1.25-1.50 M（初始pH为6.728-7.456）,反应温度和时间分别为180℃和高于18 h。利用原位透射电子显微镜实时记录单束HA纤维施加载荷时的变形过程,最大应变可达34.156%,从微观层面验证了纤维的良好柔韧性。此外,通过分析不同溶剂热参数下产物物相及微观结构的演变过程,发现HA形核和晶体生长过程分为五个阶段,即均匀离子溶液阶段、HA和ACP在过饱和溶液中形核阶段、HA在ACP上形核阶段、ACP溶解与HA晶体生长阶段和短HA纤维的形成及生长阶段。最后,HA短纤维在“极性溶剂-C18H33O2-”相互作用下自组装为高长径比柔韧纤维。（2）以亚油酸、油酸、蓖麻油酸、硬脂酸和软脂酸分别为表面活性剂,NaH2PO4·2H2O,Na5P3O10和（NaPO3）6分别为磷源,可实现对HA产物结构的精细调控。以NaH2PO4·2H2O为磷源时,产物的主要形貌均为HA纤维,但在以亚油酸、蓖麻油酸和硬脂酸为表面活性剂制备的产物中出现少量柱状形貌。以Na5P3O10为磷源时,亚油酸和油酸为表面活性剂得到择优生长取向为c轴的一维状HA产物,但形貌尺寸不均;以蓖麻油酸为表面活性剂制备得到的HA产物呈纤维束和纳米柱状,而择优生长方向已由c轴转为a轴;以硬脂酸和软脂酸为表面活性剂制得的产物均为择优生长方向为a轴的纳米柱自组装微球结构。以（NaPO3）6为磷源时,以亚油酸和油酸为表面活性剂得到的产物主要形貌分别为微米柱和纤维,但均存在管状形貌;以蓖麻油酸为表面活性剂制备得到的产物同硬脂酸/软脂酸-Na5P3O10应体系极其相似的纳米柱自组装微球,但球形度不高;以硬脂酸和软脂酸两种表面活性剂制备的产物形貌相似,其主要形貌均为纤维,同时存在少量纳米柱自组装微球形貌。综合而言,五种脂肪酸分子均能诱导HA晶体生长为一维状结构,但适宜制备HA纤维的磷酸盐为高水解率的磷酸盐（NaH2PO4·2H2O）,而低水解率且与Ca2+存在螯合作用的磷酸盐（Na5P3O10和（NaPO3）6）会与部分脂肪酸协同作用导致纳米柱自组装微球的产生。（3）功能性离子的掺杂可赋予纯HA纤维自身不具有的生物学性能,如抑菌、抑破骨细胞吸收等,从而进一步拓展其临床应用。基于优化的工艺参数,将Sr2+、Cu2+和Ce3+等具有促成骨或/和抑菌的离子掺入到HA晶格中。在[OH-]=1.250 M条件下,Sr2+的掺杂可导致SrHA微米管的形成。其中,制备微米管的最佳Sr/（Sr+Ca）为6at.%。通过分析产物物相与微观结构随Sr2+掺杂量和时间的变化,研究得出Sr2+导致的HA晶格结构紊乱和油酸根离子诱导共同作用促使了微米管的形成。当[OH-]提高到1.625 M时,随Sr2+掺杂量的增多,产物均为高长径比柔韧纤维形貌,无微米管等形貌的产物生成。在[OH-]=1.250M条件下,Cu2+的掺杂并未导致产物微观结构的改变,但随着Cu2+掺杂浓度的提高,纤维的结晶度逐渐降低。在[OH-]=1.250 M条件下,CeCl3·7H2O的添加导致产物中CePO4纳米颗粒的生成,但产物主形貌仍为纤维。其中,Ce元素可能以+3/+4价态存在于HA晶格中。（4）以CuHA纤维、SrHA纤维和明胶为原料,基于临床骨缺损修复的需求设计出三种具有不同结构和功能的复合材料。通过溶剂浇注和蒸发成膜工艺在CuHA纤维纸上制备得到集抑菌、骨诱导再生和生物屏障三重功能于一身的CuHA/明胶双面膜。双面膜呈现两种不同性质的表面,一侧为致密光滑的明胶面,一侧为粗糙的CuHA面。体外细菌试验表明,2CuHA/Gelatin和4CuHA/Gelatin双面膜较不含Cu2+的双面膜呈现出更好的抑菌性能,且抑菌效果随双面膜中Cu2+浓度升高而增强。利用热致冷相分离技术,以石蜡球为牺牲模板,制备出仿生细胞外基质微观结构和化学组成的SrHA/明胶复合多孔支架。支架呈互连多孔的纤维状结构,SrHA纤维和明胶纤维复合后,其结构的孔隙率为～86%,且具有优异的弹性性能。体外细胞和体内植入试验表明,复合支架有利于BMSCs细胞的附着与增殖,并可促进大鼠颅骨缺损的新骨再生与修复。结合双面膜与复合支架的制备工艺,仿生天然骨结构,设计出了应用于骨贯通伤缺损修复的负载白介素-10的“三明治”式SrHA/明胶复合支架。支架最外层为致密的SrHA/明胶复合膜,中间层为负载白介素-10的明胶多孔支架。体外细胞培养和体内植入试验证明,复合支架有利于MC3T3-E1成骨细胞在其表面的附着、生长、增殖与分化,促进ALP、OCN等成骨相关基因和蛋白质的表达,并能诱导兔下颌骨贯通伤缺损的快速修复。综合而言,三种支架在骨组织工程领域具有巨大的应用潜力。