骨缺损是对人类健康具有重大威胁的一种疾病,目前手术是用于骨缺损修复的最主要手段。这就需要用到骨缺损修复材料。常见的骨缺损修复材料可分为人工骨移植用和骨移植用材料,两者均有不足。而异位骨在骨缺损治疗中具有其他材料不具备的诸多优势,其中使用BMP-2载药微球是一种培养异位骨的新兴手段。但是有关微球培养异位骨成骨质量影响的评估却鲜有研究,异位骨作为骨修复材料在骨修复中的应用也罕有报道。为了研究微球对异位骨成骨质量的影响,探索异位骨在骨修复中的表现,论文中从力学性能、材料属性以及仿真模拟的角度,评估了微球对异位骨成骨质量的影响,以及异位骨作为骨修复材料在骨修复中的表现,研究结果为评估异位成骨作为骨修复材料的性能表现及可应用性提供依据。通过Micro-CT对异位成骨扫描,获得微球组与对照组异位成骨的材料属性,反映成骨质量以及异位成骨的机械性能;通过压力实验的方法对两种异位成骨机械性能进行研究,并将异位成骨的抗压强度与原位骨股进行对比,从力学的角度探究了异位成骨用作骨修复材料的可能性。异位成骨作为骨缺损修复材料,其硬度以及弹性模量的大小是影响骨修复成功与否的重要因素,通过纳米压痕实验对骨骼的硬度与弹性模量进行探究。结果表明,BMP-2载药微球对异位成骨的成骨质量提升作用是可观的,同时期微球组的异位成骨质量以及机械性能明显优于对照组,展现出了更加优秀的骨修复材料潜力。建立了基于Micro-CT扫描数据的异位成骨有限元模型,并通过将异位成骨有限元模拟数据与压力实验数据相对照的方法,对影响有限元模型仿真精度的材料属性赋予、网格划分和受力面积等因素进行了探究,探索出一条兼顾仿真精度与计算速度的有限元模拟技术路线。结果表明,使用Ansys划分网格并基于均匀化法设置材料属性赋值,与使用Mimics划分网格并基于Hu值设置材料属性的有限元模型计算精度差别不大,前者在解算中具有更高的精度与更少的报错问题,在配合3D打印技术进行有限元受力面标定后的仿真模拟中,使用Ansys划分网格并基于均匀化法设置材料属性赋值的有限元模型,具有更高的精度与更小的误差波动,更能提供科学合理的有限元分析数据。针对异位成骨作为骨缺损修复材料的机械性能分析,建立了小鼠原位股骨有限元模型以及对应的骨缺损有限元模型。在完成模型可靠性的验证之后,对异位成骨作为松质骨缺损骨修复材料的机械性能表现与原位股骨进行了对比。建立了不同部位骨缺损模型,对异位成骨作为骨修复材料的适用范围进行了研究。结果表明,所建立的小鼠股骨有限元模型具有良好的可靠性,不同部位骨修复模式下异位骨作为股骨松质骨的修复材料效果较好,4周BMP-2微球作为皮质骨缺损的修复材料效果最差,4周BMP-2微球组异位骨在不同模式下骨修复的表现略强于8周BMP-2溶液组表现,8周BMP-2微球组在几种模式骨缺损修复中的表现最稳定,变形情况明显小于其他组,为8周BMP-2微球异位骨可以作为股骨缺损的修复材料提供了直接的证据,可以判断8周BMP-2微球异位骨具有作为骨修复材料的潜力。研究结果为进一步开发异位骨作为骨修复材料应用提供了有力理论和数据支持,为骨修复的医工结合研究及应用路径探索,开展了有益尝试。