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工业、交通、体育事业等的高速发展以及全球人口老龄化程度加剧导致了人体骨组织缺损或功能障碍的现象非常普遍,因此临床对骨替代材料具有很大的需求。对于骨组织的修复和治疗,以往采用的多是自体骨移植和异体骨移植,但都存在较大的缺陷。随着科学技术的发展,现在临床上广泛采用人工制备的生物医学材料作为骨修复或替代材料。本研究以仿生天然骨结构为出发点,采用两种不同的制备方案,获得了均具有较好的生物学和生物力学性能的骨修复材料。一种材料是由矿化的纳米纤维构建的仿生天然骨结构的骨修复材料,即利用静电纺丝技术纺成了纳米纤维沿轴取向并具有一定捻度的纱线,并利用机织的方法将纳米纱线编织成多层的织物,通过模拟体液对多层织物进行矿化后以构建织物增强的骨仿生材料。结果显示,在聚乳酸(PLA)和柞蚕丝素蛋白(TSF)质量比为9:1时,通过静电纺的方法能够制备连续的纱线,且纱线具均匀的细度和良好的力学性能。由上述纱线制备的多层纳米纤维织物的杨氏模量和拉伸断裂强度分别为417.65MPa和180.36MPa,织物矿化后显示了一个更高的压缩模量1082.54MPa和压缩应力91.97MPa。相关的生物学性能的研究显示了矿化前后的复合纳米纤维织物更有利于细胞的生长、增殖和功能性表达。另一种是由矿化的纳米纤维素晶须构建的骨修复材料,主要是通过静电自组装仿生矿化得到羧甲基化的纤维素纳米晶须(SCNW)/羟基磷灰石(HAP)复合粒子,并结合桑蚕丝素蛋白来制备密度和孔隙率呈梯度分布的多孔骨修复材料。结果显示,对纳米晶须表面的羧甲基化改性处理实现了在晶须表面对HAP的微观调控生长,壳聚糖(CS)调控共沉淀法生成的HAP晶体呈现弱的结晶态,具有较小的晶粒尺寸(平均尺寸30.2nm),这与天然骨中的HAP尺寸(10-50nm)相似。压缩性能显示,利用SCNW与HAP质量比为1:4的复合粒子与SF混合制备的梯度材料的压缩强度(142.68MPa)和压缩模量(2013.27MPa)与天然骨力学测试值相当。体外细胞培养结果表明,制备的SCNW/HAP-TSF(1:4)复合材料更有利于细胞的粘附、生长和增殖,以及细胞的分化和功能性表达。总的来说,这两种材料的制备方法为骨修复材料的设计提供了新的思路和理论依据。