天然骨是由胶原蛋白为主的有机相和低结晶度的羟基磷灰石为主的无机相构成的复合矿物质，具有精妙的分级组织结构。骨的形成过程，是在自然生物矿化环境下，通过纳米级的HA晶体沿着胶原纤维取向生长，并逐级组装成为有序、定向成核生长的矿化胶原纤维。这种有机物介导的分子自组装，能有效控制并调节生物材料的微观结构与形貌。近年来，利用蛋白模板诱导矿化和协同自组装技术，构建新型纳米骨组织医用支架是一个新趋势。随着近代结晶工程的发展，根据生物矿化的原理，已经有多种有机物被广泛用作于晶体生长调控剂，从而实现对无机物成核、生长和结晶产物尺寸和形貌的可控性合成。　　目前，基于骨修复材料的自组装和生物矿化已经有许多研究，很多蛋白质及大分子例如I型胶原、重组胶原、丝素蛋白、海藻酸盐、牙釉质蛋白1、两性肽分子等，均被用作模板以介导和调控无机晶体的生长。然而，自然界中的矿化过程不应仅是单一模板介导调控的结果，许多生物分子也参与了这个调控过程，扮演重要角色。　　因此，本课题设计合成了一种新型的嵌合体复合蛋白模板，它兼具促进和抑制HA晶体成核、生长的特点。首先，将具有诱导HA晶体成核生长的丝素蛋白（SF），经化学反应接入可抑制矿化结晶球形白蛋白（ALB），形成嵌合体复合模板，然后通过单模板和复合模板的选择，控制诱导合成不同形貌的HA矿化纳米颗粒。通过对蛋白模板的Zeta电位和圆二色谱法（CD）表征，可以确定了这种复合模板蛋白的结构。通过分析得出 ALB-SF嵌合模板由于其二级结构和功能结构域的改变，从而影响蛋白质作为模板下的晶体定向成核、生长。随后，对模板诱导下矿化合成的纳米颗粒进行了XRD、FTIR、SEM、TEM、HR-TEM和TGA的表征分析。结果表明仿生矿化合成的无机相主要表现为羟基磷灰石，尺寸处于纳米级别，且晶体处于弱结晶性状态。SF单模板下诱导合成的HA呈棒状，沿着蛋白模板C轴方向定向生长；相应的，ALB-SF复合模板下合成的HA成球状，结晶程度很低，且沿着蛋白模板C轴方向串成链珠状。　　纳米颗粒与细胞间的相容性以及对其行为、功能的影响已被广泛研究。目前，大多数相关研究关注的重点都在颗粒的尺寸，以及表面化学基团对体内或体外组织特异性细胞的生物活性影响，而颗粒的纳米形貌对细胞行为调控的方向鲜有被关注。同时，仿生矿化形成的不同形貌的羟基磷灰石纳米颗粒，还未被用于干细胞行为影响的研究。因此，本课题使用大鼠骨髓间充质干细胞（rMSC）作为纳米颗粒形貌影响的研究对象，通过一系列对细胞粘附、迁移、增殖的检测，比较和分析不同形貌下的矿化纳米颗粒对细胞行为的调控。此外，在本研究中还首次将矿化颗粒进行荧光标记，通过共聚焦激光电镜和透射电镜观察颗粒在干细胞表面的聚集情况，以及通过胞吞作用穿过细胞膜进入胞内并参与细胞内化和正常生长代谢途径的过程和程度，以此深入分析细胞与材料间的相互作用，从而直接反映干细胞对不同形貌的HA纳米颗粒的响应。　　此外，还研究了两种不同晶体形貌的矿化纳米颗粒对 rMSC向成骨方向分化的影响。通过将 rMSC分别与这两种矿化纳米颗粒在分化培养基的诱导下共培养，研究不同形貌的颗粒摄取、内化对成骨诱导能力的影响。从一系列定性和定量的实验，分析成骨分化早中晚期标志性表达的碱性磷酸酶(ALP)、骨钙素(OCN)、骨桥蛋白(OPN)、骨粘素(ONN)、I型胶原(COL I)以及钙结节等水平，表明两种矿化纳米颗粒可促进rMSC成骨分化形成及体外矿化的产生，且实验证明ALB-SF/HA组的促进上调趋势更为明显。接着，通过动物实验评估了该矿化纳米材料的体内相容性和促骨修复能力。皮下植入实验的结果表明，材料具有良好的生物相容性和降解性，并且不会引起明显的急性炎症反应。股骨原位缺损修复实验结果表明，该矿化纳米材料具有良好的诱导新骨形成的能力。　　最后，研究利用胶原蛋白为主矿化模板，通过引入几种不同的第二元分子模板（硫酸软骨素、海藻酸钠、聚丙烯酸），在相互作用中形成的复合模板分子，可以共同介导调控矿化结晶合成不同形貌的胶原基复合矿化纳米粒子。进而将纳米颗粒制备成多孔支架植入体内，研究不同形貌下的矿化纳米粒可以反应出生物学活性的程度。