硅酸盐类生物活性陶瓷释放的离子产物能够促进成骨和血管化，并且硅在其中发挥着关键的作用;铜和钴通过模拟低氧效应也对血管的生成具有促进作用。基于硅既有促进成骨作用，又有促进成血管作用。而铜、钴都具有促进成血管的作用，但可能作用机理与硅不同，提出在促进成骨和血管方面铜-硅和钴-硅营养元素之间具有协同效应的假设。在本论文中，制备了铜硅钙石(CaCuSi4O10，Cup)、钴黄长石(Ca2CoSi2O7,CAKT)以及掺钴透辉石(Co-CaMgSi2O6)陶瓷，并在研究了粉体合成、陶瓷制备、理化性能以及细胞相容性的基础上，探索了含铜/钴的硅酸盐生物陶瓷在促进成骨和血管化方面存在的营养元素的协同效应。主要研究内容和结果如下:　　(1)首次采用溶胶-凝胶法合成了纯的Cup陶瓷粉体，并在950℃和1000℃烧结得到了纯的Cup陶瓷。体外浸泡模拟体液显示Cup陶瓷不具备诱导类骨磷灰石沉积的能力;Cup陶瓷在体外Tris-HCl缓冲液中降解缓慢。细胞实验显示，低浓度的Cup陶瓷浸提液表现出良好的成骨细胞和内皮细胞相容性，并且浸提液在0.78-0.195mg mL-1浓度范围内能够刺激内皮细胞表达VEGF，并能促进内皮细胞迁移形成血管化的网络结构。更重要的是，发现Cu和Si表现出协同促进血管化的效应，协同浓度分别为Cu(0.13-0.48μg mL-1)和Si(0.27-0.35μg mL-1)，这一浓度低于文献中报道的有效浓度。同时，Cup的浸提液在0.78-0.195mg mL-1浓度范围内对成骨细胞的分化具有抑制作用，这种抑制作用主要是由Cu离子引起的。考虑到Cu离子在促进血管生成方面的优异性能，探索了对成骨分化具有促进作用的Si离子对Cu离子成骨效应的影响，发现0.5和0.75mM的Si离子浓度能够减轻2μM的Cu离子对成骨分化的抑制作用。另外，Cup陶瓷的浸提液在12.5-0.195mg mL-1浓度范围内对成纤维细胞的增殖具有促进作用，并且在0.78和0.39mg mL-1浓度时较β-CaSiO3(CS)浸提液能够促进成纤维细胞迁移。体外抗菌性能测试显示，Cup颗粒在0.5-20mg mL-1浓度范围内都具有良好的抗菌性，抗菌率随着颗粒浓度的增加而增加。当颗粒浓度增加至10-20mg mL-1时，抗菌率可达到100％。综上所述，Cup陶瓷具有良好促进血管化、成纤维细胞迁移和抗菌性能，但是对成骨分化具有抑制作用，因此有作为创伤修复材料的潜力。另外，合理调控材料中Cu离子的含量以及Cu/Si比例，可制备同时具有成骨和血管化双重功能的生物活性材料。　　(2)首次采用溶胶-凝胶法合成了CAKT陶瓷粉体，并在1100℃、1150℃以及1200℃烧结制备了CAKT陶瓷，对其作为生物陶瓷的物理化学性能（体外诱导类骨磷灰石沉积的能力、力学性能、降解性、离子释放行为）和生物学性能（成骨细胞和内皮细胞增殖、成骨分化和血管化）进行了系统的研究。理化性能研究显示:CAKT陶瓷粉体在体外不具备诱导类骨磷灰石沉积的能力;CAKT陶瓷在体外具有良好的降解性，通过调节烧结温度可以在一定程度上调控CAKT陶瓷的降解速率和离子释放速率，在模拟体液中CAKT可以持续释放营养元素Ca、Co和Si离子。生物学性能研究显示:CAKT陶瓷浸提液在低浓度范围表现出良好的成骨细胞和内皮细胞的相容性;CAKT浸提液在3.125和0.78mg mL-1浓度时能够促进成骨细胞内ALP活性，并且0.78mg mL-1的CAKT浸提液与含有相同Si离子浓度的CS浸提液相比具有更好的刺激成骨细胞内ALP活性的作用，证明了Si和Co离子在特定的浓度下如0.28和0.16μgmL-1具有协同促进预成骨细胞成骨分化的作用;CAKT浸提液在3.125和0.78mg mL-1浓度时还能够刺激内皮细胞表达血管相关的生长因子并促进共培养的内皮细胞形成血管化的网络结构，以及与含有相似Si离子浓度的CS浸提液相比，CAKT浸提液具有更优异的促进血管化的能力，说明Si和Co离子在特定的浓度范围0.37-0.75和0.16-0.47μg mL-1具有协同促进血管化的作用。综上所示，CAKT陶瓷具有良好的体外降解性，可以持续的释放Si和Co离子，其释放的离子产物具有促进成骨和血管化的双重功能，并且其离子产物中含有的Si和Co离子在特定的浓度下能够协同促进成骨和血管化。因此，CAKT生物陶瓷具有促进成骨和血管化的双重功能，有望用于骨修复和骨组织工程的研究中。　　(3)为了在更宽的Co/Si比例范围研究其成骨和成血管的效应，制备了Co掺杂的透辉石CaMgSi2O6(Co-DIOP)陶瓷来调控Co和Si的释放。采用溶胶-凝胶法合成了纯的2.5％，5％以及7.5％Co-DIOP粉体，并对Co-DIOP陶瓷的制备、体外降解性和细胞相容性进行了研究。降解性显示随着Co掺杂量增加，陶瓷的降解速率先增长再下降。Co掺杂量2.5％时，Co-DIOP降解速率快于DIOP。Co掺杂量大于5％时，Co-DIOP的降解速率小于DIOP。细胞相容性结果显示，Co-DIOP对入骨髓间质干细胞(HBMSC)的增殖具有抑制作用，随着掺杂量的增加抑制作用越明显。Co-DIOP陶瓷能够刺激HBMSC表达成骨因子BMP-2和血管因子VEGF。7.5Co-DIOP陶瓷具有最优的促进成骨因子和血管化因子表达的作用。离子释放的研究显示，7.5Co-DIOP陶瓷释放的Co和Si在促进成骨和血管化方面存在协同效应。因此，Co掺杂可以调控DIOP的降解性和生物学性能，赋予材料促进成骨和血管化的双重功能。Co-DIOP有望用于骨修复材料的研究。　　综上所述，将铜或钴结合到硅酸盐生物陶瓷体系中，在一定浓度范围内可以发挥离子之间的协同效应。铜和硅的结合可以协同促进血管化，并且硅在特定的浓度内可以消除低浓度铜离子对成骨的抑制作用;钴和硅的结合能够同时促进成骨和血管化，这些发现对于设计理想的骨修复材料具有很好的参考价值。