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由创伤、疾病和老龄化导致的骨疾病和骨缺损是困扰人类健康的难题之一。生物活性玻璃(BG)具有优异的生物活性、生物相容性、骨传导性及可调控的物化性能，是骨修复领域最有前途的生物材料之一。目前，商业化的BG产品几乎均由熔融-淬冷法制备，加工温度高(通常＞1300℃)，且产品比表面积小，生物活性相对较低。相较而言，溶胶-凝胶法的加工温度大幅降低，并且制备的BG一般含有纳米孔隙，比表面积高，生物活性好，易于调控其组成、结构和形貌等。然而，溶胶-凝胶法制备BG时，前驱体的选择和优化仍是一个挑战。另外，BG虽然生物学性质优良，但是其力学性能不高，固有脆性，不能注射固化、加工成型困难等等，限制了它在临床上的应用范围。 基于以上原因，本论文首先从BG前驱体的选择和优化入手，研究了不同磷前驱体对BG结构和性能的影响。随后，基于BG，针对临床上的具体应用，开发了一种新型可注射生物活性骨水泥和几种新型BG/高分子复合材料，并对其结构、性能进行了系统研究，以评估其临床应用潜力。主要研究内容如下: 1.磷前驱体对生物活性玻璃结构、性能的影响 通过溶胶-凝胶法，分别采用植酸(PA)、磷酸三乙酯、磷酸丁酯为磷前驱体制备了BG（10.8％P2O5-54.2％SiO2-35％CaO，mol.％，简称为PSC），并研究了不同磷前驱体对PSC结构和性能的影响。结果显示磷前驱体显著地影响产物的化学结构，尤其是磷的存在形式。通过体外活性测试比较不同磷前驱体对PSC生物活性的影响，发现PA为前驱体时，PSC的生物活性最高，即PSC的生物活性也与磷前驱体相关。基于以上研究，我们进一步以PA为前驱体，探索了PSC的批量化生产。结果显示，批量生产出来的PSC为无定形态，具有比较高的比表面积和良好的生物活性，和SBF反应后能够维持pH的相对稳定。优异的性质及批量化的生产使得PSC具有很有价值的应用前景。 2.可注射生物活性玻璃复合骨水泥的研究 针对临床上治疗骨质疏松椎体压缩骨折的具体应用，基于PSC开发了一种新型的可注射PSC/硫酸钙(PSC/CS)骨水泥，并对其体外和体内性能进行了研究，以评估其临床应用潜力。结果显示，PSC/CS骨水泥具有良好的可注射性和抗溃散性，易于操作使用。体外研究表明，PSC/CS骨水泥具有与松质骨相匹配的力学性能，良好的生物活性，细胞相容性和一定的降解性。更重要的是，在生理条件下，它可以长期保持其初始形状，维持一定的力学强度，具备在骨修复过程中提供足够长时间机械支撑的可能。兔股骨髁缺损模型测试结果显示，相较于临床上常用的骨水泥，PSC/CS骨水泥在刺激骨再生和体内降解吸收方面表现更加优异。因此，PSC/CS骨水泥在微创手术治疗椎体压缩骨折方面有着良好的应用潜力。 3.生物活性玻璃/聚柠檬酸酯复合材料的制备及性能研究 使用45S5生物玻璃和PSC开发了一系列聚柠檬酸二醇酯/BG(POC/BG)复合材料，并对其化学结构、力学及一些生物学性能进行了研究。结果表明，BG可以和POC发生强烈的相互作用，从而提高复合材料的机械性能。在相同的BG含量下，使用PSC比经典的45S5得到的复合材料具有更高的强度、模量。体外测试表明POC/PSC复合材料均表现出良好的生物活性和细胞相容性。在POC/PSC体系中引入硅烷偶联剂(GS)，发现体系仍保有良好的生物活性和细胞相容性，且力学性能可以通过GS来进一步调节、改善，以满足不同情况的需求。 4.聚合物支架表面生物活性玻璃涂层的制备及性能研究 选用甲氧基乙醇钙(CME)为钙前驱体，通过浸涂CME BG溶胶，在壳聚糖-海藻酸复合支架(C-A)和壳聚糖/GS杂化支架(C/GS)中引入了BG涂层，并研究了BG对其力学、生物活性、细胞相容性等性能的影响。结果表明，BG涂层的引入不仅能赋予支架优良的生物活性，而且有助于体系力学性能的改善，提高了它们在组织修复领域的应用价值和潜力。另外，浸涂CME BG溶胶可能是在聚合物支架表面引入BG涂层的一种简单而有效的方法。