目前,由创伤、肿瘤或先天性畸形等因素导致的骨缺损每年影响着数百万人的骨骼健康,尽管人体的骨组织具有内源性自愈和再生能力,然而骨组织再生能力有限,难以满足因为肿瘤或者外伤造成的大面积缺损的修复,这无论是对患者还是骨科医生来说都是一个巨大的挑战。部分患者一般采用外固定的方式（石膏、固定架等）即可实现骨折愈合,其余患者视病情严重程度往往需要内植物固定（不锈钢,钛钢板,螺钉,髓内钉,全髋关节等）甚至骨修复材料植入（骨水泥、Bio-Oss骨粉等）填充治疗。骨修复材料是一种高质利用产品,无论是在生物医学基础研究还是在骨科临床实践应用都具有着重要意义,这就代表着对骨修复材料的要求要非常严格。同时,血管和骨骼在骨愈合中的物理和生化耦合关系已被人们重视,在骨愈合初期,血管的生长有利于营养物质和废物的递送,从而更好地促进骨组织再生。因此,在骨修复领域开发性能更好的生物材料,最重要和最具挑战性的任务是如何协调骨修复过程中血管与骨组织的再生。所以如何制备具有优异生物安全性、诱导成骨性能和血管生成能力的骨修复植入材料是目前骨科临床中亟需解决的关键问题。本论文开发一种水滑石（Layered double hydroxides,LDHs）改性羟基磷灰石（Hydroxyapatite,HAp）支架复合材料,实现骨组织缺损部位骨-血管一体化修复,促进骨组织再生。采用简便的一步水热法对HAp支架进行表面改性,原位生长掺杂铕元素的镁基LDHs,形成微纳米阵列结构的表面形貌,并在植入体内后持续释放具有生物活性的Mg、Eu离子,以此来促进细胞粘附的同时促进骨与血管的协同再生。之后通过基因测序测定了该材料在骨修复过程中关键的作用信号通路Wnt/β-catenin,并证明了该LDHs改性支架材料显著的体外成骨分化/血管生成性能和良好的体内骨缺损修复效果。1.掺铕的镁基LDHs表面改性HAp支架的制备及其性能的研究。HAp支架材料由于缺乏较高的生物活性,在用于治疗疾病引起的骨缺损时仍然是骨组织工程中一个巨大的挑战。尽管羟基磷灰石（HAp）支架已经被认为是一种有吸引力的骨再生材料,但其较差的生物活性极大地限制了其广泛应用,只能起到骨传导的作用。在这里,我们通过开发了一种原位生长的Mg Al Eu-LDHs的多功能生物活性HAp支架（HAp/LDHs）,以赋予HAp支架优异的成骨分化/血管生成性能,而无需添加额外的细胞或生长因子。首先,我们通过一步水热法使HAp支架原位生长掺铕的镁基LDHs,设置不同水热时间作为对照,观察LDHs在HAp支架上生长量随水热时间的变化。并进一步研究不同水热时间的HAp支架的亲水性能以及离子释放性能,结果表明24小时的水热时间的实验组亲水性最优,且在35天甚至更长时间HAp/LDHs支架仍然保持着持续释放活性离子的能力。最后我们探究了小鼠胚胎成骨细胞前体细胞（Mouse Embryo Osteoblast Precursor Cells,MC3T3-E1）在不同支架上的黏附能力,结果表明微纳米结构的形貌可以促进细胞的黏附。通过这一系列的表征为原位生长LDHs的HAp支架材料在骨组织工程中的进一步探索打下了良好的基础。2.掺铕的镁基LDHs表面改性HAp支架用于骨-血管一体化修复的研究。在与MC3T3-E1和人脐静脉内皮细胞（Human Umbilical Vein Endothelial Cells,HUVEC）两种不同细胞共孵育过程中,HAp/LDHs支架表现出优异的生物相容性,并在体外细胞实验中表现出有效的成骨和血管生成能力。通过碱性磷酸酶染色和茜素红S染色可以观察到HAp在原位生长掺铕的镁基LDHs后成骨分化性能更优。通过HUVECs细胞的迁移和Transwell结晶紫染色实验,发现原位生长LDHs后成血管能力更强,这可能与具备成血管的Eu离子释放有关。进一步通过基因测序揭示了HAp/LDHs支架材料诱导成骨与成血管的关键Wnt/β-catenin信号通路,并通过PCR和Western Blot验证相关基因/蛋白的表达。最后使用兔颅骨缺损模型证实了HAp/LDHs支架对骨缺损修复的成骨效果。综上所述,本论文通过在HAp支架光滑的表面上原位生长掺铕的镁基LDHs,成功实现对HAp光滑表面的改性,从而促进细胞粘附及增强其诱导成骨分化和血管生成能力,并深入探究了LDHs改性后HAp支架在骨-血管一体化修复的关键机制机理,表明掺铕的镁基LDHs表面改性HAp支架可作为一种性能增强的表面改性骨修复材料,为骨-血管组织工程中的植入骨修复材料提供了一个全新视野。