磷作为骨骼组成的主要元素之一,大部分以羟基磷灰石的形式存在于骨组织中,是骨再生修复与功能重建过程中必不可少的矿物元素。纳米黑磷作为一种新型的二维纳米材料,与骨组织的无机成分具有高度的同源性。在生理环境下,纳米黑磷降解所产生的磷酸盐能够参与调控骨组织微环境并介导钙磷晶体的矿化沉积。然而,纳米黑磷能否有效发挥其生物功能性并应用于骨再生修复,极大程度依赖于植入载体的选择与设计。本研究将纳米黑磷与可降解生物高分子相结合,构建了纳米黑磷复合水凝胶材料体系,探讨了纳米黑磷对高分子网络理化性质及细胞生物学性能的影响,尤其是纳米黑磷对细胞成骨分化行为的调控规律与调控机制;利用生物分子功能化修饰纳米黑磷复合水凝胶,探究了纳米黑磷对体内骨再生修复的潜在调控作用,为新型骨修复生物高分子材料的研制提供了理论指导。（1）纳米黑磷与高分子相互作用及其化学复合网络与骨诱导性能表征为揭示纳米黑磷对高分子材料骨诱导性能的调控作用,本研究将甲基丙烯酸酐明胶作为高分子模型材料,利用化学交联策略,构建了纳米黑磷复合水凝胶化学网络。通过基础材料表征实验研究了纳米黑磷对水凝胶化学网络理化性质的影响,并结合体外生物学实验探讨了纳米黑磷对干细胞行为的调控作用。纳米黑磷的引入可有效增强甲基丙烯酸酐明胶的力学性能与生物矿化性能,显著上调了细胞成骨相关基因与蛋白的表达,促进了细胞的成骨分化。（2）纳米黑磷复合物理凝胶网络的构建及其负载VEGF调控成血管成骨性能研究将纳米黑磷作为活性因子的结合位点,联合纳米黑磷与活性因子以增强水凝胶材料的骨修复性能。本研究选取血管内皮生长因子VEGF作为活性因子,探讨了纳米黑磷与VEGF间的结合性能。结合表面电势、粒径尺寸等相关参数研究了VEGF对纳米黑磷理化性质的影响。进而以脱氧核糖核酸物理交联网络作为载体,通过多氢键作用构建了负载VEGF的纳米黑磷复合水凝胶。纳米黑磷的引入有效提高了水凝胶网络对VEGF的控释能力。VEGF的负载明显促进了人脐静脉内皮细胞成血管基因与蛋白的表达以及网状小管的形成,与纳米黑磷协同增强了干细胞的成骨分化能力及血管化骨再生性能。（3）纳米黑磷复合双网络多孔水凝胶的构建及其调控细胞成骨分化机制研究为实现纳米黑磷在骨组织工程中的应用,在其复合水凝胶中构建合适的三维多孔结构以促进细胞迁移与组织长入至关重要。本研究将甲基丙烯酸酐明胶化学网络与脱氧核糖核酸物理网络相结合,利用双交联策略及乳液模板法构建了高孔隙率的纳米黑磷复合双网络多孔水凝胶,在三维层面重点探讨了纳米黑磷对干细胞行为的影响规律及其调控干细胞成骨分化的相关分子机制。水凝胶的多孔结构有效促进了干细胞的增殖与迁移,纳米黑磷的引入显著上调了干细胞成骨相关基因的表达及矿化基质的形成。分子机制研究发现,纳米黑磷复合多孔水凝胶通过激活Wnt/β-catenin信号通路参与促进了干细胞的成骨分化。（4）核酸适体功能化修饰黑磷基双网络多孔水凝胶及其体内骨修复性能研究在实际的骨再生修复过程中,骨缺损部位的细胞种类十分复杂。为了选择性地将内源性干细胞招募至骨缺损部位作用于骨组织再生,本研究进一步将双键修饰的核酸适体锚定于黑磷基双网络多孔水凝胶。结合体外及体内生物学实验探讨了该核酸适体功能化纳米黑磷复合水凝胶对干细胞的招募作用及其体内骨修复性能。研究发现,核酸适体的修饰赋予了多孔水凝胶特异性捕获干细胞的能力,可有效介导内源性干细胞向骨缺损部位的归巢,与纳米黑磷协同促进了大鼠颅骨缺损的早期修复。本研究基于构建的纳米复合生物高分子材料体系,揭示了纳米黑磷对高分子网络理化性质与骨诱导活性的调控规律与调控机制,联合核酸适体功能化修饰评价了纳米黑磷在骨组织工程中的应用潜力,为新型生物适配性骨修复材料的设计与研制提供了科学依据。