磷酸钙骨水泥(calcium phosphate cement，CPC)因其良好的生物相容性和能任意塑性的特性成为了新一代人体硬组织修复材料。但就目前CPC研究水平和开发出来的材料性能而言，其机械强度不是很高，还不能作为负重部位的骨修复材料。此性能指标限制了CPC临床上的应用。为了拓展CPC的应用领域，使其能在负重部位发挥作用，须对CPC材料进行增强研究。　　 本论文分别通过在CPC液相体系中添加生物高分子和在固相粉末中添加纳米羟基磷灰石晶须对CPC力学性能进行改善，得到了较好的实验结果。同时，通过研究骨水泥水化过程中相组成和微观结构的变化，探讨不同掺入量对抗压强度和产物结构及组成的影响。　　 主要的研究内容和结论如下：　　 1)不溶于水的壳聚糖的改性研究：用壳聚糖和亚磷酸，甲醛作为原料反应能制备得到了溶解性能良好的N-亚甲基磷酸化壳聚糖(N-methylene phosphonicchitosan，NMPC)，并探讨了壳聚糖改性N-亚甲基磷酸化壳聚糖的反应过程的机理。　　 2)N-亚甲基磷酸化壳聚糖复合增强CPC的研究。制备得到较强抗压强度的复合CPC材料，且得到的羟基磷灰石(hyroxyapatite，HA)为弱结晶，类似于人体骨中HA的形态。同时得到以下结论：随着NMPC含量的增加，复合材料的抗压强度先增大后减小，强度存在一个极值。并对NMPC作用于水化过程的反应机理进行了探讨得到：较低NMPC含量时，其吸附Ca2+的能力可促使CPC中磷酸四钙(TTCP)和磷酸氢钙(DCPA)中钙离子离解到调和液的壳聚糖分子上，最终可使得新生成的HA晶粒以相互联结的方式沉积在壳聚糖磷酸基的位置上，从而提高了水化产物的抗压强度；较高NMPC含量时，沉积在NMPC分子上的晶粒逐渐形成了HA聚集体。随着这些晶粒聚集体的越来越大，聚集体之间的孔隙也增大，从原来晶粒之间的小孔逐渐变成大孔，从而导致抗压强度的下降。　　 3)超声辅助法在模拟体液中制备纳米羟基磷灰石晶须的研究。制备得到类骨型纳米羟基磷灰石晶须，体系初始pH值对产物的组成及形态起最主要的影响作用。随着体系初始pH值的提高，反应产物中HA的含量也相应增加。当pH值高于7.5时，不管超声时间的长端，所得产物均为单一的HA相；当pH值介于7.3和7.5之间时，超声较短时间所得产物主要相为HA，同时还含有未水解成HA的CHPO4；当pH值介于7.15和7.3之间时，产物中CaHPO4有较大的相对含量。过高的pH值(达到7.6)，超声反应较长时间时，体系开始抑制晶体c轴方向上的生长，能得到较短粗的纳米晶须。　　 4)水热条件下纳米羟基磷灰石晶须的制备研究。对于螯合分解法，反应温度是影响反应产物组成的最主要因素：当反应温度在150℃时，反应产物为单一相CaHPO4；当反应温度为180℃时，产物中主要为CHPO4，还含有少量的HA；当反应温度达到200℃时，产物主要为HA，还含有少量的CaHPO4；对于水解法，体系初始pH值是影响反应产物组成最主要因素：随着反应初始pH值的升高，产物HA相增加。当pH=7.5时，产物主要为CaHPO4；当pH=7，6时，产物中既含有CaHPO4，又含有HA；当pH=7.7时，产物主要相为HA。同时保温时间对产物的形态有一定的影响：随着保温时间的延长，产物c轴方向的择优取向更加明显；另外，反应温度对产物的组成和形态影响不大。　　 5)纳米羟基磷灰石原位增强CPC的研究。纳米HA晶须的添加明显改善了CPC的抗压强度，表明晶须掺杂是比较有效的增强TTCP-DCPA体系磷酸钙骨水泥的方法；各体系纳米HA晶须的添加不影响最终水化产物的组成成分，最终产物多为HA；掺入一定量的纳米晶须有助于诱导CPC水化产物定向生长从而使抗压强度升高，但如过量则会由于生成过多杂乱排列的针状晶体而导致抗压强度下降；抗压强度的大小同组成基体的纳米颗粒的尺寸、形态及相互联结情况有关，同时也与基体本身的大小有关，过大的基体会导致基体之间孔隙的增大，从而引起抗压强度的下降。