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羟基磷灰石（HA）具有很好的生物相容性和骨传导性,但是降解能力和成骨能力则较差。针对这一问题,本研究基于“材料基因组”计划,从仿生学角度出发,以期制备出与自然骨磷灰石结构、成分和性能更为接近的磷酸钙材料。通过不同的制备方法和条件得到了:钙磷比（Ca/P比）梯度变化的弱结晶HA和对应煅烧后的不同物相比的高结晶度磷酸钙、不同结晶度的HA、不同长径比晶粒的HA等一系列钙磷基材料,研究这些因素对材料理化性能和生物学性能的影响,筛选出比较优异的组别后,将材料结构和性能关联起来,并且进一步来确定和优化制备方案和参数,丰富材料基因库。首先,利用化学沉淀法制备了Ca/P比梯度变化（1.5、1.55、1.6、1.67）的弱结晶HA,将其煅烧后得到HA/β-TCP物相比梯度变化（0/10、3/7、6/4、10/0）的高结晶度磷酸钙。并通过XRD、FTIR、SEM等分析,对其物相、成分、形貌等进行了表征。随后对其理化性能和细胞学性能进行了研究,结果显示:减小Ca/P比可以有效提高弱结晶HA的蛋白吸附性能,1.5Ca/P比的弱结晶缺钙HA具有最佳的蛋白吸附性能;煅烧后不同物相比的高结晶度磷酸钙的蛋白吸附性能则随着β-TCP含量增加而下降,纯β-TCP的蛋白吸附性能最差;弱结晶HA整体上的蛋白吸附性能要明显优于高结晶度磷酸钙。弱结晶HA和高结晶度磷酸钙的P释放水平都随着Ca/P比的减小而逐渐升高,但是Ca离子的释放则存在很大变化,缺钙促进了弱结晶HA对Ca离子的吸附导致对应溶液中的Ca离子浓度降低;高结晶度磷酸钙释放的Ca离子浓度随着β-TCP含量的增加而升高。弱结晶HA的基本不存在矿化现象,而HA/β-TCP（物相比）为3/7的高结晶度双相磷酸钙（3/7BCP）相比于其他组发生了明显的矿化现象,可能与其特殊的微纳结构有关。Ca/P比为1.55的弱结晶缺钙HA具有最佳的细胞增殖活性,其碱性磷酸酶（ALP）活性和成骨相关基因的表达量也最高;其煅烧后对应的3/7BCP组的细胞学性能在高结晶度磷酸钙中也是最佳的,其增殖活性与成骨相关基因的表达量都是最高的;对弱结晶HA和对应煅烧后的高结晶度磷酸钙进行细胞学性能对比发现,两者的细胞增殖活性差距不大,但是弱结晶HA的更能提高间充质干细胞（BMSCs）的ALP活性,更能促进成骨相关基因的表达。随后对1.5Ca/P比的弱结晶缺钙HA进行了体外陈化实验,发现随着陈化时间延长弱结晶缺钙HA的结晶度和Ca/P比都有所提高,晶粒变大,并由球状向长棒状转化;随着陈化时间延长,弱结晶HA对成骨相关基因的表达上调作用越明显,陈化14天的弱结晶HA对m BMSCs成骨相关基因的上调作用最明显。根据前期体外成骨实验分别选择2组弱结晶HA（1.55HA和1.67HA）以及煅烧后得到的2组高结晶度磷酸钙（β-TCP和3/7BCP）与聚乳酸（PLA）复合后3D打印成多孔支架,并植入兔子股骨踝缺损,研究其体内成骨性能。实验结果显示:弱结晶HA复合支架比高结晶度磷酸钙复合支架具备更好的成骨效果,在6周时就已经有大量的新骨生成,12周时材料也有明显的降解,而高结晶度磷酸钙复合支架在6周时几乎不成骨或很少成骨;1.55Ca/P比弱结晶缺钙HA复合支架和1.67Ca/P比弱结晶HA复合支架成骨性能都非常优异,但是差距不明显;3/7BCP复合支架在12周时比β-TCP成骨更好,而且后者内部被大量的纤维组织包裹,造成其成骨量下降。将高通量和水热法结合起来,通过改变水热温度和原料初始Ca/P比这两个变量一次性批量制备了20组不同的HA,然后对其进行测试表征。结果显示:水热法都可以制备出物相纯度高的HA,随着水热温度提高,产物HA的结晶度提高,但是Ca/P比也会随之降低,针棒状HA长径比变大,直到170℃时转化为六方板片状;随着合成过程中初始Ca/P比的增加,得到的HA结晶度有小幅提升,形貌上开始由开始的长棒状向短棒状和球状转变。经过物相检测和形貌观察,初步筛选出了3个不同长径比的HA和5个不同水热温度下结晶度不同的HA进一步研究。随着HA晶粒的长径比增大,其蛋白吸附性能提高,但是释放Ca离子浓度较低,影响了细胞的成骨分化,因此球状的HA晶粒显著上调了细胞的成骨相关的基因表达;随着结晶度的提高,HA的蛋白吸附性能和离子释放性能下降,所以当水热温度为90℃时,所制备的HA具有较好的成骨活性。分别采用化学沉淀法、水热法以及化学沉淀法制备后热处理得到了Ca/P比梯度变化（1.5、1.55、1.6、1.67）的弱结晶HA,对比了制备方法、工艺以及Ca/P比对HA理化性能和细胞学性能的影响。结果显示:与化学沉淀法制备的HA相比,水热法制备的HA结晶度有所提高,形貌上以长棒状为主,且随其Ca/P增大而慢慢变短;化学沉淀法制备的HA经热处理后结晶度增加,且随着其Ca/P比增大更加明显,晶粒尺寸也有所增加,但是增加幅度随着其Ca/P比增大而降低。与化学沉淀法制备的HA相比,水热法制备的HA蛋白吸附性能有所增加,减小其Ca/P比可以进一步改善两者这一性能;化学沉淀法制备后热处理得到的HA蛋白吸附性能有所下降,但是随着Ca/P比增大,这一性能会得到改善。与化学沉淀法制备的HA相比,水热法制备的HA释放的Ca离子浓度有所下降,但是随着两者Ca/P比的增大,Ca离子释放浓度升高,而P的释放浓度下降;化学沉淀法制备后热处理得到的HA的离子释放浓度显著升高,而且随着其Ca/P比的增大而降低。采用化学沉淀法和水热法制备的Ca/P比为1.5的HA细胞增殖活性均比其他组要低;化学沉淀法制备后热处理得到的HA的细胞增殖活性没有明显差异,但是当Ca/P比为1.5时,其细胞增殖活性反而时最佳的;化学沉淀法制备的1.55Ca/P比弱结晶缺钙HA、水热法制备的1.6Ca/P比弱结晶缺钙HA和化学沉淀法制备后热处理的Ca/P比为1.55的弱结晶缺钙HA具备最佳的成骨活性。将Ca/P比为1.55的弱结晶缺钙HA进行等静压后低温烧结得到弱结晶缺钙纳米HA陶瓷,与常规高温烧结的高结晶度亚微米HA进行对比,结果显示:弱结晶度纳米HA陶瓷的力学强度明显不如高结晶度HA陶瓷,分别为38.8 MPa和69.5 MPa。但是前者具备更好蛋白吸附能力、降解速度,能够刺激促进干细胞多个成骨相关基因的表达。