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羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HA)由于良好的生物活性、生物相容性和骨传导性,已作为骨修复替代材料和整形外科材料广泛应用于临床。随着纳米技术的快速发展,纳米羟基磷灰石(nano hydroxyapatite,nano-HA)的制备和应用已引起了广泛关注。Nano-HA的形貌会影响其表面特性、生物活性和生物相容性等,若能有效调控nano-HA形貌,如针状、棒状、球状和片状等,将进一步拓展其在生物医学领域的应用。3D打印是目前制造业的热点之一,利用3D打印技术进行个性化定制骨修复体是骨组织工程的主要研究方向,但是微米级HA无法满足3D打印所要求的流动性和凝固性。机械活化是利用机械能诱发化学反应和诱导材料组织、结构和性能的变化,来制备新材料或对材料进行改性处理的方法。本论文采用不同有机模板、合成方法和机械活化处理,合成不同尺寸和形貌的nano-HA,并研究批量制备分散性较好的nano-HA,满足3D打印对nano-HA量的需求。采用海藻酸钠/nano-HA作为3D打印"墨水",研究材料的流变学性能、溶胀性、力学性能及生物相容性。本论文以无毒无刺激,具有双亲性和生物相容性的聚乙二醇(PEG)为模板之一,通过调节PEG浓度可调控HA颗粒尺寸,不同反应体系(滴定法和扩散法)可实现对HA颗粒形貌的调控。滴定法合成nano-HA呈棒状,扩散法合成nano-HA为球状,PEG浓度4.0 mM为较优模板浓度。机械活化过程中机械力使晶体产生缺陷,导致晶格畸变、晶体结晶度降低和晶粒细化,对湿法合成未经干燥的HA沉淀进行机械活化处理可实现批量制备针状和球状nano-HA。阿仑膦酸钠(Alendronate sodium,ALN)是第三代双膦酸盐之一,广泛应用于临床骨质疏松等疾病的治疗,它与Ca2+之间有较强亲和性,对nano-HA的晶体生长和团聚具有一定抑制作用,在机械活化过程中加入ALN作为化学分散剂可使样品结晶度更低,且分散性更好。ALN作为另一种模板调控合成nano-HA,通过提高反应物浓度(摩尔级),对模板法合成未经干燥的产物直接进行机械活化处理,并在机械活化过程中加入ALN,实现了批量制备分散性良好的nano-HA,初步揭示了机械活化及ALN在nano-HA合成中发挥的作用。机械活化与ALN协同作用合成的nano-HA尺寸均小于100nm(MA-HA和AMA-HA);ALN调控与机械活化单独作用均会使HA的结晶度降低,ALN与机械活化协同作用会进一步降低HA的结晶度。ALN不但作为化学分散剂调控nano-HA晶体的生长,且可作为骨质疏松等疾病的治疗药物载于nano-HA,提高nano-HA的生物学性能,ALN的体外释放分为三个阶段:初始突释阶段,随后的快速释放和最后的缓慢释放阶段;软件拟合结果显示Logistic模型对ALN释放曲线的拟合效果较好。以nano-HA(机械活化处理后)和海藻酸钠为打印原料,结合海藻酸钠的流动性和交联特性及nano-HA可提高支架力学性能,通过3D打印构建与自然骨组成及结构相似的骨修复支架。流变仪测试结果显示复合水凝胶属于剪切稀化材料。溶胀性实验表明hydroge1 15%HA样品在六种条件下质量变化均较其他三种样品缓慢,选择溶胀性最低的hydrogel 15%HA复合材料进行3 D打印研究。力学性能试验结果表明随nano-HA比例增加,3D打印水凝胶复合支架压缩模量和刚度越大。支架的微观形貌表征显示随nano-HA比例增加,支架孔隙减少,孔径变小;支架元素分布扫描证明nano-HA在水凝胶复合支架中均匀分布。将模板法调控并经过机械活化处理的四种不同形貌nano-HA颗粒(针状、球状、棒状和不规则形状)与人骨肉瘤细胞(MG-63)共培养,细胞毒性检测结果显示共培养5 d后加入ALN机械活化处理的样品(MA-HA)较其他样品细胞毒性降为0级,且其细胞相对增殖率(RGR,%)较其他四种样品更高,因此选择MA-HA样品作为3D打印原材料,此支架与MG-63共培养5d后,RGR(%)为110.4±5.2%,对MG-63增殖具有促进作用,说明该样品具有良好的细胞相容性。荧光染色结果显示细胞在hydrogel 15%HA表面铺展良好,细胞形态呈梭形、三角形或多角形且伪足明显,hydrogel15%HA更适合MG-63细胞铺展和粘附。本论文通过有机模板、合成方法和机械活化实现了批量制备不同形貌的nano-HA并用于3D打印,结合nano-HA与海藻酸钠解决了微米级HA在3D打印中无法兼顾流动性和凝固性的问题,体外细胞评价结果显示3D打印复合支架细胞相容性良好,有望应用于临床复杂骨缺损的修复。