体外仿生矿化是利用功能化的有机模板来诱导无机矿物形成的一个过程。利用体外仿生矿化的方式制备纳米羟基磷灰石（nHA）并应用于骨组织修复材料领域因为其操作简便、过程可控引起了人们的广泛关注。但是揭示体内天然骨的生物矿化机理以及在此基础上发展具有仿生结构的nHA材料仍然是一个巨大的挑战。本论文首先通过自由基聚合的方法合成了两种矿化的有机基质—带有季铵基团（-R₃N⁺）的阳离子聚合物（PCBAA-ester）和同时含有-R₃N⁺与-COO^-的两性离子聚合物（PCBAA）,并利用¹H-NMR对其结构进行了表征。分别以PCBAA-ester和PCBAA为模板制备了纳米羟基磷灰石C-nHA和Z-nHA,通过XRD、TEM、FTIR、TGA研究了C-nHA和Z-nHA的组分、形貌、尺寸、聚合物和nHA之间的相互作用。结果表明两种聚合物存在下生成的磷灰石相都是nHA,但是与PCBAA-ester相比,PCBAA对nHA的形貌和尺寸的调控能力更强。在此基础上,详细研究了PCBAA为模板时,在不同pH、矿化时间等条件下nHA成核和生长情况,结果表明PCBAA的加入使得Z-nHA在pH=5.7,7.3,9.2和11.1的条件下均为nHA,且在较高pH条件下有利于生成棒状、尺寸更小的nHA,因此在此条件下Z-nHA随矿化时间生长的形貌和尺寸变化被详细研究,结果表明在pH为11.1的时候,Z-nHA随着矿化时间表现出由纤维状到短棒状过渡的形貌。基于上述研究结果,提出了PCBAA存在下生成Z-nHA的机理:两性离子的PCBAA同时为Ca²⁺和PO₄^3-提供成核位点,使nHA沉积在PCBAA分子链表面。随反应时间的增加,PCBAA分子链被吸附到Z-nHA表面,然后继续吸附矿物离子使之径向生长。晶体生长的另一条途径可以通过Z-nHA的自组装来实现。