磷酸钙作为生物体中骨和牙齿的主要无机成分,受到化学、材料和生物医学等多个学科的广泛关注。基于纳米磷酸钙良好的生物相容性和可降解性,广泛应用于药物传送、生物成像和生物医学工程等领域。仿生合成类骨的纳米磷酸钙可以更好的理解生物矿化和生物体硬组织,理解骨分级结构中片状羟基磷灰石(HAP)的生物学功能,而且其特殊的性能还可能提高疾病治疗的效果和质量。然而至今还没有合成出具有(100)暴露晶面的片状HAP。因此,本论文主要关注类骨纳米HAP的合成及探讨其在生物矿化中的作用,并研究了其在生物医学和骨组织工程中的应用。本论文分五章,主要内容如下：第一章,我们介绍了生物矿化-细胞-细胞外基质的基本概念。然后综述了生物体中的纳米磷酸钙、纳米磷酸钙的细胞生物效应及合成。由于纳米磷酸钙具有好的生物安全性及可降解的性能,我们简述纳米磷酸钙在生物医学中的应用。基于上述内容,引出本论文的研究目的及意义。第二章,我们了解到生物体骨组织中的HAP纳米晶体是超薄的片状结构,并且在与胶原平行的方向上暴露(100)晶面。我们用乙二醇作溶剂合成了一种新型的HAP颗粒(p-HAP),这种颗粒厚度只有2-4 nm,这个厚度与骨中的HAP的厚度相似。另外, p-HAP的高分辨透射结果显示p-HAP的暴露晶面为(100)晶面,意味着p-HAP的暴露晶面与骨中HAP的暴露晶面相同。p-HAP具有与骨组织HAP相同的晶体形貌和晶面取向,是类骨HAP。同时,我们还合成了另外两种棒状HAP(t-HAP和n-HAP),三种HAP的骨髓基质干细胞(MSCs)毒性测试结果说明三种颗粒均具有很好的生物安全性。第三章,我们采用第二章介绍的类骨p-HAP和另外两种棒状HAP(t-HAP和n-HAP)来制备不同的HAP膜作为体外细胞实验的基底。这三种膜用来评价超薄矿物对细胞生物活性和骨诱导能力的影响。我们发现类骨p-HAP膜比t-HAP膜和n-HAP膜更促进MSCs细胞的贴壁和增殖。同时,碱性磷酸酶(ALP)活性和定量聚合酶链反应(PCR)的结果也发现类骨p-HAP膜对MSCs细胞表现出最佳的骨诱导能力。具有(100)暴露晶面的p-HAP膜比(001)为主要暴露晶面的棒状HAP膜更好的促进细胞的生物活性和成骨分化,意味着MSCs能够识别HAP的(100)晶面。研究发现这种晶面选择性依赖于纤粘连蛋白(FN)在(100)晶面上的选择性吸附。FN蛋白是对细胞贴壁起重要作用的功能性蛋白。分子动力学模拟证实了FN在(100)晶面上的吸附优于(001)。我们的实验结果说明自然界骨组织选择具有(100)暴露晶面的片状HAP作为其基本结构单元是明智的选择,这对于在骨形成过程中MSCs的成骨分化有明显的促进作用。第四章,我们把类骨片状HAP与聚乳酸(PLA)结合形成p-HAP/PLA复合支架。合成纯PLA、t-HAP/PLA和n-HAP/PLA支架作为对照组。从体内和体外两个方面来考察支架的生物相容性和骨诱导能力。研究检测了支架对体外人源骨髓基质干细胞(hMSCs)增殖和成骨分化的影响。结果显示p-HAP/PLA能够对hMSCs的增殖及成骨分化起到促进作用。而且,与PLA、t-HAP/PLA和n-HAP/PLA支架相比,p-HAP/PLA具有最好的生物相容性和骨诱导性。随后,我们将支架材料分别植入SD大鼠颅骨骨缺损的实验动物体内来评价p-HAP/PLA的骨再生能力,不做任何处理的骨缺损动物作为空白对照。在术后8和16周,用micro CT检测和组织学分析方法评价支架的骨修复效果。所有的实验结果均显示p-HAP/PLA复合支架比其他支架能够更好的促进骨缺损部位的修复。此结果预示类骨p-HAP的加入能够提高支架的骨修复速度和质量,p-HAP/PLA在材料诱导的骨修复和骨组织工程中具有应用潜能。第五章,我们总结本论文的研究。合成了类骨p-HAP,并研究了类骨p-HAP的生物学功能,进而将类骨p-HAP引入PLA形成复合支架在体内和体外检测p-HAP/PLA的骨修复情况。最后,对本论文的工作不足进行分析并指出今后研究中需要解决的问题。