生物医用镁合金具有良好的可降解性、生物相容性和力学相容性,是具有发展潜力的可降解血管支架材料之一,近年来成为生物材料研究的热点。但在生理环境下,镁合金表面存在内皮化过程缓慢和降解速率较快的问题阻碍了镁合金血管支架在临床上的应用。本文系统研究了生物镁合金表面与具有快速内皮化效果的生物分子涂层的作用规律及机制,为选择具有快速内皮化功能的生物涂层提供理论支撑。由于表面结构及表面与生物分子涂层作用的复杂性,单纯借助实验很难获得涂层与表面结合的作用规律及机制。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了纯镁及镁合金表面与生物小分子（官能团、氨基酸、二肽和精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（arginine-glycine-aspartic acid,RGD）三肽）的作用规律及机制,对选择具有内皮化倾向的生物分子涂层、镁合金成分及镁合金表面织构的加工方式具有重要的理论指导意义。（1）采用第一性原理计算方法,从原子尺度研究了纯镁表面与生物小分子的作用规律和吸附机制。计算了 Mg（0001）面与官能团（氨基、羧基和胍基）、氨基酸（精氨酸、甘氨酸和天冬氨酸）、二肽（精氨酸-甘氨酸、甘氨酸-天冬氨酸和精氨酸-天冬氨酸）和RGD三肽的吸附作用,得出三种官能团在纯镁表面的吸附能的绝对值大小顺序为:胍基（1.08 eV）>氨基（0.71 eV）>羧基（0.64eV）;三种氨基酸的吸附能的绝对值大小顺序为:精氨酸（1.67 eV）>天冬氨酸（1.23 eV）>甘氨酸（1.16 eV）;三种二肽的吸附能的绝对值大小顺序为:精氨酸-天冬氨酸（2.80 eV）>精氨酸-甘氨酸（2.09 eV）>甘氨酸-天冬氨酸（1.73 eV）;RGD三肽的吸附能的绝对值为3.24 eV。分析生物小分子中N和O原子在Mg（0001）面吸附前后的电子结构性质,结果表明纯镁表面与生物小分子以配位共价键的方式结合。（2）研究了不同合金元素（Zn、Y和Nd）对Mg合金表面与官能团、氨基酸、二肽和RGD三肽吸附作用规律及机制的影响。结果表明,对于含1%Zn、1%Y和1%Nd的镁合金表面,Zn增强了镁合金表面与生物小分子的吸附;Y和Nd削弱了镁合金表面与生物小分子的吸附;对于含1%Zn、2%Zn和3%Zn的合金表面,随Zn含量的升高,镁合金表面与生物小分子的吸附作用逐渐增强。镁合金表面与生物小分子以配位共价键的形式结合,合金的加入改变了表面Mg原子的电荷分布,影响了生物小分子中N和O原子的孤对电子与Mg原子形成配位共价键的能力,进而影响了合金表面与生物小分子的相互作用。精氨酸在镁及镁合金（Mg-1Zn、Mg-2Zn、Mg-3Zn、Mg-1Y和Mg-1Nd）表面胺基定量的实验结果表明,Zn的加入,增加了表面胺基的数量,且随Zn含量的增加,胺基数量逐渐增多;稀土元素Y/Nd的加入,使Mg-1Y和Mg-1Nd表面胺基的含量有所增加;红外光谱的测试结果中,观测到了 O-H、N-H、-C=O、-C-O和-NH2基团的吸收峰,表明吸附后镁及镁合金的表面含有精氨酸。（3）研究了不同缺陷浓度的Mg（0001）面及含羟基的Mg（0001）面对甘氨酸在表面吸附行为的影响。探讨了甘氨酸在缺陷浓度为1/36、1/6、1/3、和1/2的Mg（0001）面的吸附行为,计算结果表明,甘氨酸以配位共价键的方式吸附于表面,且在台阶位置吸附时最稳定。对于含羟基的Mg（0001）面,由于稳定吸附的羟基从表面Mg原子上得到一些电子,致使表面的电子结构性质发生变化,甘氨酸与表面的吸附作用减弱。（4）研究了镁不同表面的表面能和功函数。结果表明,基面（0001）的表面能最低,结构最稳定;柱面（1010）、（1120）、（2130）和锥面（1011）都比基面的表面能高,易吸附生物小分子;研究表面弛豫过程中的重构现象及各个晶面优化前后的层间距,计算结果表明Mg（0001）面的一二原子层的层间距d12呈扩张趋势,而其他面的d12呈收缩趋势,这种表面的弛豫效应是影响镁表面稳定性的一个重要因素。（5）研究了镁及镁合金不同表面与甘氨酸和RGD三肽的作用规律及吸附机制。结果表明,与在Mg（0001）面的吸附类似,Zn元素促进了甘氨酸和RGD三肽在（1120）面和（1011）面的吸附,在基面、柱面和锥面的吸附能大小顺序为:AE（1120）>AE（1011）>AE（0001）。随Zn元素含量的增加,甘氨酸和RGD三肽在（0001）面、（1120）面和（1011）面的吸附能均呈增大趋势。