天然骨组织的形成是多种模板分子共同调控的结果,其复杂的分级结构虽然经过多年的研究,但硬骨组织生物矿化的机理尚未完全明确。利用模板仿生矿化的方法合成磷灰石纳米复合材料,不仅能够进一步了解天然骨组织的组装机制,还为体外合成与天然骨结构高度相似的新型生物材料开辟了一条可能的途径。本课题采用两类模板进行仿生矿化研究,包括丝素蛋白(SF)/海藻酸钠(ALG)复合物和壳聚糖(CS)/聚丙烯酸(PAA)纳米凝胶,对模板作用下矿化得到的纳米复合材料进行了XRD、FTIR、SEM、TEM和TG-DTA的表征分析,研究模板对羟基磷灰石晶体形成的影响。表征结果表明,模板矿化得到无机矿物的主要物相是羟基磷灰石(HA)相。以SF为模板,掺杂Zn可显著改变HA晶体的形貌,联合海藻酸根离子的作用,得到片层状磷灰石复合材料,厚度约为3nm,尺寸大于100nm的复合大片层结构,Zn2+与海藻酸根离子对HA生长有协同效应,使晶体的(002)和(211)面为优势生长面。以CS-PAA纳米凝胶为模板,矿化模板浓度不同,得到的磷灰石复合材料的形貌不同,HA与纳米凝胶之间存在强烈的相互作用。因此,选用的模板分子均对HA晶体的形成起到一定的调控作用。目前,模板仿生矿化复合材料在生物医学方面的应用引起广泛关注。利用仿生方法,可根据设计选用特定模板,控制矿化沉积过程,这种可控性使得到的复合材料在生物机体内使用潜力很大。本课题使用BSA为模型蛋白,研究CS-PAA/HA纳米复合颗粒吸附和释放蛋白的行为。发现无机组分含量为90.4%的纳米磷灰石复合颗粒装载BSA的效率最高,达到67.6mg/g。BSA装载效率随着矿化模板浓度的升高而降低。在中性缓冲液中,纳米磷灰石复合颗粒具有相对缓慢释放的行为,而在酸性缓冲液中,其初始释放BSA时发生暴释,随后释放速率缓慢,这一规律使其可能成为装载蛋白类生长因子的新型人工骨修复材料。具有良好的生物相容性是生物材料能够在生物体内应用的重要条件。本课题把矿化后纳米复合材料的浸提液与骨髓间充质干细胞(BMSCs)共培养,细胞毒性检测结果表明不同模板矿化得到纳米磷灰石复合材料具有良好的生物相容性,对BMSCs细胞增殖无毒性作用。同时,CS-PAA/HA纳米复合材料具有良好的血液相容性。上述复合矿化材料有望作为生物材料具有潜在的应用价值。