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35亿年的生命演化过程优化了生物体的宏观与微观结构、形态和功能，是取之不竭的知识宝库。仿生就是学习和研究自然界的内在规律，并从中获得解决问题的办法。骨骼是有序排列的胶原纤维和取向的纳米羟基磷灰石形成的有生命的复合材料，骨材料的复杂多级结构给研究骨仿生材料提供了许多启示。本文选择有优异生物相容性和力学性能的聚已内酯(PCL)和聚乙烯醇(PVA)为基体，采用模拟体液法和交互浸渍法制备羟基磷灰石/聚已内酯(HA/PCL)和羟基磷灰石/聚乙烯醇(HA/PVA)仿生骨材料，静电纺丝法制备HA/PCL支架，分析了在不同条件下形成的HA的结构，形态和组成，考察了HA/PCL，HA/PVA复合材料以及HA/PCL支架的生物相容性。
首先用模拟体液法制备了HA/PVA复合膜材料。采用预先对PVA膜进行Ca溶液和P溶液的交互处理(Ca-P处理)，然后在1.5SBF中浸泡1～3天，在短时间内就能在PVA表面沉积出大量HA，3天在PVA膜表面沉积的HA厚度可达0.5μm。而未经Ca-P处理的PVA膜即使经过长时间在1.5SBF中浸泡也没有HA形成。在1.5SBF中添加了不同有机组分(如柠檬酸、胶原蛋白和三磷酸腺苷(ATP))来模拟体液中的部分有机组分，发现胶原蛋白和柠檬酸都能促进HA在PVA膜表面的生长，而ATP难以促使HA的产生。对所形成的HA经过XRD和红外分析，证实了它们的结构，基本为含有C032-的且CO32-取代PO43-的B型取代HA。
将PVA纺成纤维，并将其编织成织物。用交互浸渍法和模拟体液法制备了HA/PVA复合纤维。随交互浸渍周期的增多，沉积在PVA纤维表面的HA数量增加。10周期的交互浸渍HA已基本能将PVA纤维表面覆盖。在PVA纤维表面生成的HA还有提高PVA纤维力学性能的作用，纤维的断裂强度、杨氏模量都随HA的沉积量增多而提高，从而使HA/PVA复合纤维的应用性能进一步改善。模拟体液法中利用纤维良好的溶胀性能，将其预先浸入0.5M的CaCl2使其预钙化后浸入SBF，2天后在纤维和织物表面沉积了大量的HA，其化学成分较交互浸渍法所得HA更接近于化学计量的HA。
通过溶液共混法制备了PVA与丝素蛋白的共混膜(PVA/SF)，SF的加入不但能有效地改善膜的力学性能，即显著提高膜的模量和断裂强度，而且也能促进HA在膜表面的生长。随共混膜中SF含量增多，在相同交互浸渍条件下所形成的HA质量增加。
用NaOH对聚已内酯(PCL)薄膜进行碱处理，在其表面引入羧基，改善基体表面的亲水性，活化其表面，采用交互浸渍法制备HA/PCL复合材料，证实经NaOH处理后的PCL表面更能引发HA的生长。采用称重法发现HA的沉积量随着交互浸渍反应周期的增加而增多，EDS对生成的HA的原子组成分析发现HA的Ca/P比也随反应周期的增加而逐渐趋向于化学计量的羟基磷灰石Ca/P比，并结合FT-IR的结果，可以认为本实验中所得到的羟基磷灰石为A型和B型取代混合型磷灰石，XRD结果证实所得到的HA为弱结晶结构，与骨骼中的HA结晶结构较相似。将这种表面改性方法应用于静电纺PCL多孔纤维支架，用模拟体液法制备了HA/PCL纤维支架，支架上生长的羟基磷灰石为类骨磷灰石。
选用亲水性聚合物聚乙烯醇(PVA)对聚已内酯薄膜表面进行涂层修饰，在其表面引入羟基，改善基体的亲水性，XPS和FT-IR均证明随着PVA涂层程度的增加，PCL表面化学性质发生了变化，并以此对修饰方案进行优选。采用交互浸渍法和模拟体液法制备了HA/PCL复合材料，经称重法发现随着PVA涂层修饰程度的增加，HA的沉积量增加，相同PVA涂层的样品，HA沉积量随着交互浸渍法的反应周期的增加而增加。模拟体液法制备HA/PCL复合材料时，经Ca-P处理，各样品表面均沉积了HA涂层，沉积量据SEM观察同样也随着PVA修饰程度的增加而增加，经EDS证实HA的Ca/P比随浸泡时间的增加而逐渐趋向于理想的1.67.比较了NaOH处理和PVA修饰两种方法对改善PCL基体活性的有效性，探讨了不同基团和基团密度对HA生长的影响。
从结构仿生和组分仿生出发，采用静电纺丝制备羟基磷灰石/聚已内酯(HA/PCL)复合纤维支架，预先用硅烷偶联剂偶联剂γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(A-187)对HA颗粒进行表面修饰，能改善HA与PCL的界面亲和性能，同时力学性能如拉伸强度和模量也由于A187-HA的均匀分而得到提高。对所纺得的PCL，HA/PCL和A187-HA/PCL多孔支架进行体外生物活性，HA和A187-HA的加入有效地改善了PCL的生物活性，在1.5SBF中浸泡后均有大量的HA在HA/PCL和A187-HA/PCL多孔支架上沉淀，而在PCL上无HA生成。ICP-AES发现A-187的包覆并未影响到支架的的生物活性。对所得支架进行体外生物相容性评价，发现三组支架支持L929成纤维细胞和MG-63造骨细胞的生长，A-187的加入对支架的生物相容性没有影响。因此可以认为由于其优良的力学性能，良好的生物活性和生物相容性，A187-HA/PCL多孔支架在组织工程领域有一定的应用前景。
本文的创新之处在于：预先对基体进行Ca-P处理，引入晶核，使HA的生长可以跨越成核诱导期而缩短HA在基体表面结晶的时间；对PCL基体表面进行改性，增大了基体表面与模拟体液浸润性，减小了接触角，使成核容易进行，由此加速了HA的生长；在基体PCL中引入HA，通过偶联剂处理HA改善其在PCL中的分散性，减少HA生长的位垒，促进其结晶，同时HA具有一定的溶解性，所释放的钙离子和磷酸根离子可增加溶液的饱和度而促进HA结晶，对PVA纤维预钙化也属于这种机理；采用静电纺丝，湿纺和编织法等制备了模拟骨骼的结构的支架。
本文从聚合物基体、表面修饰，HA生长方法、液相组成等多方面考察了HA/聚合物复合材料制备过程。研究内容对理解HA在聚合物表面形成以及其它聚合物体系与羟基磷灰石复合材料应有积极的借鉴意义和参考价值。