理想的骨修复材料应当具有良好的生物相容性、匹配的降解性能、良好的骨诱导性、能适应骨缺损进行填充塑形,并易于手术操作。可注射骨材料顺应微创外科的发展需求,以一种非侵害和微创的方式修复个体化差异的骨缺损,具有组织损伤小、便于操作、生物相容性好、适应骨缺损塑形等优点,显示出良好的应用前景。本研究模拟骨结构和功能特性,设计、制备了一系列海藻酸/肽基纤维/纳米羟基磷灰石可注射复合水凝胶材料,探讨其用于微创修复个体化差异的骨缺损的应用前景。第一章模拟骨结构和功能特性制备了海藻酸/胶原纤维/纳米羟基磷灰石可注射复合水凝胶,通过调控各成分比例及凝胶加速剂的参数,系统研究了该复合水凝胶材料的凝胶化时间、流变力学性能、微观结构形貌、体外降解规律等理化性能。研究结果表明海藻酸/胶原纤维/纳米羟基磷灰石复合水凝胶的凝胶时间可控制在10至40分钟;不同固化比的海藻酸/胶原纤维/纳米羟基磷灰石复合水凝胶均呈现多孔连通结构;可明显分辨出胶原和nHA结构;其力学强度较纯海藻酸钠水凝胶明显增强;体外SBF环境条件下降解9周后干态失重率均达到70%以上,显示出良好的降解性能。第二章系统研究了海藻酸/胶原纤维/纳米羟基磷灰石复合水凝胶的细胞相容性,体内生物安全性以及对颅骨缺损的修复效果。探讨了海藻酸/胶原纤维/纳米羟基磷灰石复合水凝胶对前成骨细胞MC3T3-E1的增殖活性及成骨方向分化能力。以家兔和大鼠等为动物模型研究了该材料的骨植入组织反应情况,皮内反应,热原反应,皮肤刺激反应以及急性全身毒性反应等。建立大鼠颅骨缺损模型,探讨了海藻酸/胶原纤维/纳米羟基磷灰石复合水凝胶的体内骨缺损修复效果。研究结果表明,该复合水凝胶细胞毒性小,有利于前成骨细胞MC3T3-E1的增殖以及向成骨方向分化;具有良好的生物相容性,包括骨植入不引起局部组织反应,无皮内反应,极轻微皮肤刺激反应,轻微致热反应,无急性全身毒性反应;植入颅骨缺损部位8周后有大量新生骨组织形成,且骨矿化密度明显提高,显示出良好的骨诱导能力和应用前景。第三章通过接枝改性赋予海藻酸温敏性,并与有利于促进细胞粘附增殖的多肽纳米纤维及骨诱导生物活性的成份纳米羟基磷灰石复合制备了温敏可注射原位成型骨修复材料。模拟胶原结构和促进细胞粘附的生物学性能,设计了含促细胞粘附序列(RGD)以及有利于离子交联(EEE)和矿化的嵌合多肽分子,并自组装形成纳米纤维结构,以增强凝胶的力学性能及生物学功能。系统研究了聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)改性海藻酸后的流变力学性能,多肽自组装结构、机理,以及复合羟基磷灰石的凝胶性能、形貌结构、力学性能、体外降解性能等。研究结果表明,该温敏可注射骨材料具有良好的可注射性,凝胶时间可控制在6-10分钟;具有连通的多孔结构和微纳米表面,孔径达数十微米,羟基磷灰石较均匀的分散在有机基质表面和内部;具有良好的力学性能和整体性,不发生溃散;体外降解周期大于3个月。第四章系统研究了该温敏可注射骨修复材料对成骨细胞增殖、分化的影响以及体内生物安全性。探讨了该温敏可注射骨修复材料对前成骨细胞MC3T3-E1增殖、分化的影响。以家兔和大鼠等为动物模型研究了该材料的体内降解性能,骨植入组织反应情况,皮内反应,热原反应,皮肤刺激反应以及急性全身毒性反应等。研究结果表明,该温敏可注射骨修复材料有利于成骨细胞的粘附、增殖和分化,具有良好的细胞相容性和骨诱导性;体内降解周期长达3个月,支架长期植入能够保持完整性,不发生溃散;具有良好的生物相容性,包括骨植入不引起局部组织反应,无皮内反应,极轻微皮肤刺激反应,无热原反应,无急性全身毒性反应,并能促进骨缺损的修复,显示出良好的应用前景。