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针对硬组织修复材料在临床上应用的突出问题，研究具有高度安全性、生物活性和长使用寿命的新型硬组织修复材料是生物医用材料领域的研究重点。本论文以临床广泛应用的羟基磷灰石为研究对象，结合等离子喷涂技术和生物化学方法，构建了具有抗菌性、生物活性和可控药物释放的羟基磷灰石基复合材料，探索了羟基磷灰石基复合材料的构建及其生物学效应作用机制等关键科学问题，在临床硬组织工程领域中具有重要意义。本论文取得的主要结果如下: 1.微量银掺杂羟基磷灰石纳米晶的制备及其抗菌性和细胞毒性研究。采用水热共沉淀法制备了一系列不同浓度微量银掺杂的羟基磷灰石(Ag/HAp)纳米晶。Ag+掺杂进入HAp晶格中Ca2+位置，不影响HAp固有的物相组成和主要化学基团。当银掺杂浓度高于1500ppm时，Ag/HAp的晶格参数a、c明显变大，这是由Ag+和Ca2+的离子半径差异造成的。Ag/HAp纳米晶对牛血清蛋白(BSA)的吸附过程由纳米晶表面电荷和比表面积协同决定，最大蛋白吸附量为16.7μg/g。微量掺杂Ag/HAp纳米晶即使被细胞吞噬后仍然无明显细胞毒性。当银掺杂量在0.27 ppm和2.2 ppm区间时，Ag/HAp纳米晶抗菌率为82％-90％，细胞存活率为94％-74％。相比于传统Ag/HAp抗菌材料，微量Ag掺杂的HAp纳米晶降低了Ag+的过量溶出，提高了细胞相容性，并保持了高效的抗菌能力。 2.银掺杂羟基磷灰石生物陶瓷的骨传导性及斯特恩诱导抗菌机制。采用固相烧结法制备了银掺杂羟基磷灰石陶瓷(Ag/HAp)，高温烧结导致陶瓷中出现少量β-磷酸钙(β-TCP)物相。随着银掺杂量增加，Ag/HAp陶瓷中气孔收缩，致密度升高，Ag/HAp陶瓷的亲水性逐渐降低，在一定程度上有助于抑制细菌在陶瓷表面的粘附。释放介质中浸没4天后，Ag/HAp(0.27 ppm)和Ag/HAp(2.2 ppm)陶瓷的Ag+溶出总量仅为7 ppb和25 ppb，抗菌率高达70％以上;而对于含有等量游离Ag+的AgNO3溶液，其抗菌率仅为40％左右。Ag/HAp陶瓷的抗菌过程并不主要依赖于溶出的游离Ag+，而是依赖于斯特恩层内部聚集的非游离Ag+。这种Ag+由于受到负电性Ag/HAp表面静电引力的作用而聚集于双电层，当细菌与陶瓷发生接触时，细菌膜受到斯特恩层内高浓度Ag+的破坏而变性，甚至破裂，使菌体内的拟核暴漏于Ag+下，最终造成细菌死亡。Ag/HAp陶瓷具有显著抗菌效果的同时，仍具有较好的骨传导能力，作为硬组织替代材料在骨组织工程中有极大潜在应用价值。 3.羟基磷灰石基复合抗菌涂层的制备及其生物学效应研究。采用真空等离子喷涂技术制备Ag/HAp抗菌涂层，并利用化学交联法将骨形态发生蛋白(BMP-2)与壳聚糖和肝素钠基体复合体涂覆于Ag/HAp涂层制得BMP/Ag/HAp复合涂层。Ag/HAp涂层的致密度高，厚度约为170μm-200μm，与基体结合紧密。SEM图片显示壳聚糖/肝素钠/BMP-2交联物在Ag/HAp涂层表面的厚度约为1-2μm。带正电荷的壳聚糖分子可以破坏带负电荷的细菌细胞壁，所以壳聚糖/肝素钠/BMP-2复合后的Ag/HAp涂层的抗菌效果进一步增强，抗菌率高达99％。涂层表面的荧光蛋白染色、细胞数量检测、碱性磷酸酶活性检测分别证实了生长因子BMP-2显著促进了成骨细胞在复合涂层表面的粘附与铺展、增殖和分化。BMP/Ag/HAp复合涂层兼具优异的抗菌性和骨诱导性，作为骨替代材料在临床上具有广阔的应用前景。 4.pH响应性多孔羟基磷灰石骨填充材料的抗肿瘤效应研究。构建了具有pH响应性的装载甲氨蝶呤(MTX)/包覆壳聚糖(Cs)的多孔羟基磷灰石微球（FHAp）药物释放体系（MTX@FHAp-Cs）。封闭体系下FHAp的形成过程中，反丁烯二酸调控FHAp晶核的形成，尿素分解产生的CO2气泡为造孔剂，分解产生的NH3溶于水进而调节反应溶液pH至弱碱性。FHAp微粒大小为5-10μm，由厚度约50nm的HAp纳米片自组装而成，具有互相贯通的开放性孔结构，孔径约1μm。MTX@FHAp-Cs体系在偏酸环境下(pH=5.0或6.5)的药物释放速率和累计释放量均高于正常生理环境下(pH=7.4)，这种pH响应性药物释放是由Cs分子链的存在形式随pH值变化引起的。药物释放差异导致MTX@FHAp-Cs体系在pH=6.5环境下的细胞毒性明显高于pH=7.4环境下的细胞毒性，说明该体系既可减弱化学药物对正常组织细胞的损伤，又可有效增强对偏酸性肿瘤组织中癌变细胞的杀伤作用。除此之外，MTX@FHAp-Cs体系对骨髓间充质干细胞仍具有优异的细胞相容性和骨传导能力，作为可控的药物和蛋白运输载体、骨填充材料等在肿瘤的治疗和术后修复中具有潜在的应用前景。