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无机化学在生物医疗器械中的应用有哪些在当今的医学领域，生物医疗器械的发展日新月异，为疾病的诊断、治疗和预防带来了巨大的变革。
而无机化学作为化学的一个重要分支，在生物医疗器械中发挥着不可或缺的作用。
首先，让我们来谈谈金属材料在生物医疗器械中的应用。
不锈钢是常见的一种金属材料，由于其良好的机械性能、耐腐蚀性和生物相容性，被广泛用于制造手术器械，如手术刀、镊子、钳子等。
钛及其合金也是重要的医用金属材料。
钛具有优异的耐腐蚀性和生物相容性，其强度高、密度低，适合用于制造人工关节、骨板、螺钉等骨科植入物。
此外，钴铬合金在牙科和心血管领域也有应用，例如用于制造牙科烤瓷牙的金属基底和心血管支架。
陶瓷材料在生物医疗器械中同样占有重要地位。
氧化铝陶瓷具有高强度、高硬度和良好的耐磨性，常用于制造人工关节的摩擦面和牙科种植体。
氧化锆陶瓷具有更高的强度和韧性，在牙科修复领域的应用逐渐增多。
生物活性陶瓷，如羟基磷灰石，与人体骨骼的成分相似，能够促进骨组织的生长和修复，常用于骨缺损的填充和修复。
纳米材料的出现为生物医疗器械带来了新的机遇。
纳米金具有独特的光学性质，可用于生物传感器的构建。
通过表面修饰，纳米金能够特异性地识别生物分子，实现对疾病标志物的高灵敏检测。
碳纳米管具有良好的导电性和机械性能，在生物传感器和神经接口等方面展现出潜在的应用价值。
纳米磁性材料，如四氧化三铁纳米颗粒，可用于磁共振成像（MRI）的造影剂，提高成像的对比度和清晰度，有助于疾病的早期诊断。
无机化学在药物传递系统中也发挥着重要作用。
脂质体是一种常见的药物载体，其主要成分是磷脂，属于有机化合物，但其中也涉及到无机离子的平衡和稳定。
金属有机框架（MOFs）是一类新型的多孔材料，具有高比表面积和可调节的孔径，能够负载药物分子，并实现控制释放。
例如，沸石咪唑酯骨架结构材料（ZIFs）在酸性环境下能够分解，从而在肿瘤部位释放药物，提高治疗效果。
在生物检测方面，无机化学同样不可或缺。
骨科生物医用材料骨科生物医用材料是骨科医学领域中的重要组成部分，它们在骨科治疗和修复中起着关键作用。
这些材料不仅可以用于骨折修复和关节置换手术，还可以用于骨缺损修复和骨肿瘤治疗等多个临床应用领域。
本文将介绍一些常见的骨科生物医用材料及其应用。
一、钛合金材料钛合金是目前最常用的骨科生物医用材料之一，具有良好的生物相容性和机械性能。
它广泛应用于骨折修复和关节置换手术中。
钛合金具有较低的密度和高的强度，可以减轻患者的负担，并提供良好的骨-材料界面。
二、生物陶瓷材料生物陶瓷材料是一类具有生物相容性和生物活性的无机非金属材料。
常见的生物陶瓷材料有羟基磷灰石、三氧化二铝和二氧化锆等。
它们可以用于骨缺损修复和关节置换手术中，能够促进骨细胞的生长和骨组织的再生。
三、生物聚合物材料生物聚合物材料是一类由天然或合成高分子化合物构成的材料。
常见的生物聚合物材料有聚乳酸、聚己内酯和聚酯氨基甲酸酯等。
它们具有良好的生物相容性和可降解性，在骨修复和组织工程中有广泛应用。
四、骨替代物骨替代物是一类可以代替真正骨组织的材料，常见的有羟基磷灰石和骨水泥等。
它们能够提供支撑和填充缺损骨组织的功能，促进骨细胞的生长和骨组织的再生。
五、生物活性物质生物活性物质是一类能够促进骨细胞的生长和骨组织的再生的物质。
常见的生物活性物质有生长因子、细胞因子和骨基质蛋白等。
它们可以通过植入或涂层的方式应用于骨修复和组织工程中，以提高骨组织的再生和修复效果。
总结起来，骨科生物医用材料在骨科治疗和修复中起着重要作用。
钛合金、生物陶瓷材料、生物聚合物材料、骨替代物和生物活性物质等不同类型的材料都具有特定的优势和应用范围。
它们的发展和应用将进一步推动骨科医学的进步，并为患者提供更好的治疗效果。
生命科学中的新型无机材料无机材料一直是生命科学中的重要组成部分。
它们包括骨骼、牙齿、肝脏、心脏等身体内部组织和器官，而无机材料的种类也非常多。
近年来，随着科学技术的不断发展，新型无机材料也在不断涌现，在生命科学领域中扮演着越来越重要的角色。
本文将围绕生命科学中的新型无机材料进行探讨。
一、生物陶瓷生物陶瓷是一种新型无机材料，它在医学和牙科领域中得到广泛应用。
生物陶瓷配方中包括钙、磷、硅等元素，这些元素是人体中骨骼和牙齿的主要成分。
因此，生物陶瓷可以被人体识别并与之融合，不会引起排异反应。
生物陶瓷这种新型无机材料有很多优点，例如具有优异的生物相容性，高度的生物相似性、化学不活性和高强度等特点，因此在人体内不会产生任何不良反应。
目前生物陶瓷已广泛应用于人体骨修复、动物和人体牙齿修复和种植等方面。
二、生物玻璃生物玻璃是一种在生命科学中广泛运用的新型无机材料。
这种材料是由氧化硅、氧化钙、氟化钙等天然矿物主要元素所构成的。
生物玻璃具有极高的生物相容性、生物活性和骨组织成长等特点。
它可以被人体识别并与之融合，而且具有极好的保持稳定性。
生物玻璃在医学和牙科领域中的应用非常广泛。
它可以用于人类和动物的骨缺损修复、牙齿填充和种植、心脏瓣膜和人工器官等方面。
同时，在医学领域，生物玻璃还可以用来制作药物控制释放的材料，通过材料的孔隙对某些药物进行储存和分离，以实现药物的稳定性和控制释放等功能。
三、生物陶瓷涂层生物陶瓷涂层是一种新型无机材料，它常常被用于人工髋关节和人工膝盖等医学设备中。
生物陶瓷涂层可以增强人工骨骼和其他医学器械，从而提高它们的强度和稳定性。
与传统涂层材料相比，生物陶瓷涂层可以更好地与人体组织结合，从而降低人工骨骼和医学器械在人体内的排异反应。
四、金属玻璃材料金属玻璃材料是一种新型无机材料，它由多种金属元素组成，具有非晶态结构。
金属玻璃材料不仅可以在机械工业领域应用，也可以在生命科学中发挥重要作用。
目前，金属玻璃材料在人类和动物的骨缺损修复、皮肤修复、心脏瓣膜等医学领域中得到广泛应用。
无机材料的生物医学应用无机材料在医学领域中有着越来越广泛的应用，从通过调节细胞周期的纳米颗粒，到用作生物成像的探针。
无机材料的生物医学应用已经成为了医学界的研究重点。
一、纳米颗粒调节细胞周期纳米颗粒是由无机材料构成的微小颗粒，它们的尺寸范围从几个到几百纳米不等。
由于纳米颗粒的规模，它们能够被细胞摄入并调节细胞周期。
这个原理已经成为了治疗癌症的一种方法。
在癌症治疗中，研究人员可以使用纳米颗粒来将化学药物直接传递到肿瘤细胞中，而不会损伤周围的健康细胞。
此外，以纳米颗粒为基础的药物可以更长时间地停留在体内，从而提高了它们的治疗效果。
目前，纳米颗粒已经被应用在了治疗肝癌、肺癌和乳腺癌等疾病中。
二、生物成像探针生物成像技术是一种用来检测细胞和组织结构的技术。
当用作生物成像探针时，无机材料可以通过与生物分子结合来提高这种技术的灵敏度和选性。
其中一种被广泛应用的探针是量子点。
量子点是一种由半导体材料构成的纳米颗粒，它们主要用于生物成像。
量子点作为成像探针，可以在体内目标组织中产生强烈的荧光信号，从而可视化该组织的位置。
这种技术可以用于识别癌症细胞和跟踪治疗进程。
此外，量子点还可以被修饰成能够对特定生物分子反应的探针。
这种用量子点来进行生物成像分析的技术被称为光学成像。
三、医用金属金属材料在现代医学中也有着广泛的应用。
其中最重要的就是纯钛，这种材料被广泛应用于制造人工骨骼和关节假体。
由于钛金属的特性，它可以完全被人体所接受，并与组织结构无缝地融合在一起，从而能够在人体中维持极长时间。
除了纯钛外，钨和铂等金属也被用于制作医学设备。
例如，在医学成像中，钨被作为X射线的目标材料来产生X射线信号；而在放射治疗中，射线可与铂等重金属物质结合来对肿瘤进行放射性杀菌。
总结无机材料的生物医学应用正在迅速发展，并为改善人类健康状况提供了很多希望。
纳米颗粒、生物成像探针和医用金属等无机材料已经成为治疗癌症和制作医学设备的基础。
这一领域的研究和发展必将为未来的医疗进程提供更多的帮助和支持。
常用的生物医学材料生物医学材料是医学领域中应用非常广泛的一类材料，具有生物相容性、生物降解性等优异的性能，可用于医学器械、生物工程、组织工程、药物传递等领域。
本文将介绍常用的生物医学材料，以及它们的应用。
一、天然高分子材料天然高分子材料是一种来源广泛、成本相对较低的生物医学材料，主要包括胶原蛋白、海藻酸钠、明胶、蛋白质多糖等。
这些材料具有良好的生物相容性、生物可降解性和生物活性等优良特性，可被广泛应用于生物医学领域。
1. 胶原蛋白胶原蛋白是一种天然的蛋白质，与人体的组织相容性极好，被广泛应用于生物材料领域。
它具有良好的生物可降解性、表面生物亲和性、机械性能等性质，可用于制备生物材料、生物织构、组织工程、药物控释等领域。
例如，胶原蛋白可以制备成为薄膜、胶原棒、胶原丝等形态用于各类生物医学领域。
2. 海藻酸钠海藻酸钠是一种从海藻提取的天然高分子多糖，具有良好的生物相容性和生物可降解性。
它具有多种生物活性，例如抗炎、抗肿瘤、生物黏附等特性，可被广泛应用于药物控释、创伤修复、组织工程等领域。
在组织工程方面，海藻酸钠可用于制备各种三维支架型组织工程模板，用于手术修复或重建人体失去的组织器官。
3. 明胶明胶是一种从动物骨骼中提取的天然胶体，具有优异的生物相容性和生物可降解性。
它可被制备成为各种形状的生物工程材料，例如人工骨、人工软骨、人工皮肤等。
它还可以用于药物控释，例如可以制备成为药片或胶囊，实现药物的缓释。
二、合成高分子材料合成高分子材料是一种通过化学反应或物理变化合成而成的材料，包括聚乳酸、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等。
这些材料具有着广泛的应用，如药物控释、组织工程、生物成像等领域。
1. 聚乳酸聚乳酸是一种生物降解性高分子材料，广泛应用于组织工程、药物传递等方面。
它具有良好的生物可降解性和生物相容性，可以在体内迅速分解，因此不会对人体产生不良反应。
聚乳酸的应用非常广泛，例如可以制备成为人工骨、人工软骨、人工血管等，还可以用于药物缓释。
类骨纳米磷酸钙矿物的合成目录第一章综述 (1)1.1生物医用无机材料的发展概况 (1)1.2生物医用无机材料的基本条件与要求 (1)第二章类骨纳米磷酸钙矿物仿真合成 (3)2.1类骨纳米磷酸钙粉体的模板法 (3)2.2微纳米生物活性玻璃的模板法 (4)2.3 微生物模板法制备磷灰石中空微球 (5)第三章结语 (6)第一章综述生物医用无机材料是生物医用材料的重要组成部分，人体硬组织的缺损修复及重建已丧失的生理功能方面起着重要的作用。
尽管此类材料的研究起步较晚，且仍然存在着这样或那样的问题，但由于其良好的物理、化学及生物学相容性能、在短短的二十几年间已取得了大量的研究成果，但是，迄今为止仍没有一种材料能完全满足人体的生理功能要求。
本章重点介绍研究比较成熟和临床使用比较广泛的生物医用天机材料，目的是通过对前人工作的了解进而开拓新的思路，开发出新型的生物医用无机材料，以满足人们生活水平不断提高的需要。
1.1生物医用无机材料的发展概况无机材料很早就用于人体，近年以来、由于世界各国认识到研究开发生物医用无机材料的重要性，加大资金投入，使更多的材料应用于临床。
上世纪60年代和70年代是生物陶瓷材料研究比较活跃的—个时期。
多孔氧化铝陶瓷，玻璃碳和热解碳，羟基磷灰石陶瓷，以及单晶氧化铝陶瓷等的出现和临床应用取得了良好的效果。
针对临床应用中提出的很多问题，加大部分材料是生物惰性材料，与人体骨组织完全不同，不能与骨组织结合等，1969年美国Florida大学的L.Hench教授，成功地研究了一种生物玻璃，可用于人体硬组织的修复，能与生物体内的骨组织发生化学结合，从而开创了一个崭新的生物医用材料研究领域——生物活性材料，它具有良好的生物相容性，人体组织可长入并同其发生牢固的键合。
目前，随着纳米材料与技术的发展，又一类生物医用材料——纳米生物医用无机材料正引起人们的重视。
从无机医用材料与金属、高分子医用材料的不同特性可以看出，尽管无机材料有自身的缺点，但也明显表现出许多优良特性。
无机非金属材料在生物医学中的应用西南交通大学材料科学与工程学院-李森-20215650【摘要】介绍无机非金属材料在生物医学各个领域中的应用和发展前景等。
【关键字】无机非金属生物材料，惰性无机非金属生物医用材料，表面生物活性陶瓷材料，可吸收和降解生物陶瓷材料，临床应用，前景。
【正文】一、无机非金属材料以及无机非金属生物医用材料的特点无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。
是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。
无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。
无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。
在晶体结构上,无机非金属的晶体结构远比金属复杂，并且没有自由的电子。
具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。
这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。
硅酸盐材料是无机非金属材料的主要分支之一，硅酸盐材料是陶瓷的主要组成物质。
陶瓷不生锈、不燃烧，而且抗腐蚀，强度也比较好，可以大大弥补金属材料和有机材料的缺陷。
陶瓷不仅可以制成具有优良生物惰性的材料，而且也可以制成具有优良生物活性的材料。
生物医用材料根据在生物体内的活性，分为三类：惰性生物陶瓷材料，主要是氧化铝陶瓷材料、碳质材料等，植入体内后与周围组织之间形成纤维包膜；表面生物活性陶瓷材料，如生物医用玻璃和玻璃陶瓷、羟基磷灰石等，植入体内后材料能与周围组织形成牢固的化学键结合（骨性结合）；可吸收和降解生物陶瓷材料，主要是磷酸三钙陶瓷材料，植入体内后会逐渐被降解、吸收，从而被新生组织替代。
目前，约有40余种生物陶瓷材料在医学、整形外科方面制成了50余种复制和代用品，发挥着非常重要的作用。
无机化学在新型生物医用玻璃中的应用有哪些在现代医学领域，新型生物医用材料的研发和应用正不断取得令人瞩目的进展，其中生物医用玻璃凭借其独特的性能和广泛的应用前景，成为了研究的热点之一。
而无机化学在新型生物医用玻璃的设计、制备和性能优化等方面发挥着至关重要的作用。
首先，让我们来了解一下什么是生物医用玻璃。
生物医用玻璃是一类具有特定组成和结构，能够与生物体组织相互作用并用于医疗目的的无机非金属材料。
与传统的金属和高分子医用材料相比，生物医用玻璃具有良好的生物相容性、可降解性和骨传导性等优点，在骨修复、药物载体、组织工程等领域有着广泛的应用潜力。
无机化学在新型生物医用玻璃的组成设计方面起着关键作用。
通过精确控制玻璃中各种无机元素的种类和含量，可以赋予玻璃特定的性能。
例如，在生物活性玻璃中，通常会引入硅（Si）、钙（Ca）、磷（P）等元素。
硅元素有助于形成稳定的网络结构，提高玻璃的化学稳定性；钙和磷元素则可以模拟人体骨组织的成分，促进骨组织的再生和修复。
此外，还可以添加一些微量的金属元素，如银（Ag）、铜（Cu）等，以赋予玻璃抗菌性能，减少术后感染的风险。
在制备方法上，无机化学也为新型生物医用玻璃的合成提供了多种选择。
溶胶凝胶法是一种常用的制备方法，它利用无机金属盐或醇盐在溶液中的水解和缩聚反应，形成均匀的凝胶，然后经过干燥和热处理得到玻璃。
这种方法可以在较低的温度下制备出高纯度、均匀性好的生物医用玻璃，并且能够精确控制玻璃的组成和微观结构。
另外，熔融法也是一种常见的制备技术，将原材料在高温下熔融混合，然后快速冷却得到玻璃。
通过控制熔融温度、时间和冷却速率等参数，可以调整玻璃的性能。
新型生物医用玻璃的性能优化离不开无机化学的参与。
玻璃的表面性质对于其与生物体的相互作用至关重要。
通过表面改性技术，如化学蚀刻、等离子体处理等，可以在玻璃表面引入特定的官能团，提高其生物活性和细胞黏附能力。
例如，利用氢氟酸对生物活性玻璃进行蚀刻处理，可以增加其表面粗糙度和孔隙率，有利于细胞的生长和分化。
类骨纳米磷酸钙矿物的合成目录第一章综述 (1)1.1生物医用无机材料的发展概况 (1)1.2生物医用无机材料的基本条件与要求 (1)第二章类骨纳米磷酸钙矿物仿真合成 (3)2.1类骨纳米磷酸钙粉体的模板法 (3)2.2微纳米生物活性玻璃的模板法 (4)2.3 微生物模板法制备磷灰石中空微球 (5)第三章结语 (6)第一章综述生物医用无机材料是生物医用材料的重要组成部分，人体硬组织的缺损修复及重建已丧失的生理功能方面起着重要的作用。
尽管此类材料的研究起步较晚，且仍然存在着这样或那样的问题，但由于其良好的物理、化学及生物学相容性能、在短短的二十几年间已取得了大量的研究成果，但是，迄今为止仍没有一种材料能完全满足人体的生理功能要求。
本章重点介绍研究比较成熟和临床使用比较广泛的生物医用天机材料，目的是通过对前人工作的了解进而开拓新的思路，开发出新型的生物医用无机材料，以满足人们生活水平不断提高的需要。
1.1生物医用无机材料的发展概况无机材料很早就用于人体，近年以来、由于世界各国认识到研究开发生物医用无机材料的重要性，加大资金投入，使更多的材料应用于临床。
上世纪60年代和70年代是生物陶瓷材料研究比较活跃的—个时期。
多孔氧化铝陶瓷，玻璃碳和热解碳，羟基磷灰石陶瓷，以及单晶氧化铝陶瓷等的出现和临床应用取得了良好的效果。
针对临床应用中提出的很多问题，加大部分材料是生物惰性材料，与人体骨组织完全不同，不能与骨组织结合等，1969年美国Florida大学的L.Hench教授，成功地研究了一种生物玻璃，可用于人体硬组织的修复，能与生物体内的骨组织发生化学结合，从而开创了一个崭新的生物医用材料研究领域——生物活性材料，它具有良好的生物相容性，人体组织可长入并同其发生牢固的键合。
目前，随着纳米材料与技术的发展，又一类生物医用材料——纳米生物医用无机材料正引起人们的重视。
从无机医用材料与金属、高分子医用材料的不同特性可以看出，尽管无机材料有自身的缺点，但也明显表现出许多优良特性。
生物陶瓷材料的研究与临床应用，已从短期的替换和境充，发展成为永久性牢固植入，从生物惰性材料发展到生物活性材料、生物可降解材料及多相复合材料。
现在生物医用无机材料已广泛用于人工牙齿(根)、人工骨、人工关节、固定骨折用的器具、人工眼等。
生物医用无机材料的研究方兴未艾，它在未来的生物医用材料中必将占有重要位置。
1.2生物医用无机材料的基本条件与要求（一）良好的生物相容性由于植入材料的化学组分、分子及其部分结构在生物环境下被释放进入生物组织，因此在材料选取和设计时就要考虑到材料与人体组织化学、力学、电学系统的反应要相吻合，对人体组织无不利的影响。
如材料对人体无毒、无刺激、无致敏、无致畸、无免疫排斥、无致癌性等，对于降解材料，还需要考虑到降解产物对人体的影响。
（二）杂质元素及溶出物含量低必须注意所选用的原料杂质含量以及成品的杂质含量。
另外，无机材料虽然不像高分子材料能够溶出单体和中间体，但是在体液的长期作用下膨胀浸析，对于凝血作用和致癌作用会产生某些影响。
需要指出的是可降解生物医用无机材料，长期植入后会不断降解溶出，因此，必须考虑溶出物对人体的影响。
（三）有效性不同使用目的的材料有不同的要求。
人体不同的生理系统具有不同的生理功能，我们所研究的生物医用材料都与材料在人体中的特种生理功能有关，为了能有效地发挥这种功能，就必须很好地研究材料的特殊功能。
另外，材料在体内植入是一个长期的过程，在体液及生理环境的影响下会产生变性。
一种好的生物医用无机材料在人体内能参与入体的物质交换，并能与机体组织产生良好的生理性结合，能长期保持稳定，具有良好的生理功能。
（四）成型加工性能材料制备成功后，还必须通过各种专门的加工技术，才能得到所要求形状、尺寸的医用装置。
有些材料虽然性能很好，但由于加工成型困难而限制了它的使用。
有些材料甚至因为加工困难而不能用于临床。
如氧化铝陶瓷用于制作人工关节时，由于脆性、加工困难，只能使用模具成型，对于不同尺寸和形状的关节，就必须设计不同的模具，这一方面限制了临床应用。
另一方面也降低了制作效率。
因此，如何调整材料的成分，使其易于加工成型，提高临床操作性，对于生物医用无机材料的研究和开发具有重要的作用。
（五）良好的耐消毒灭菌性对于无机材料，常规采用的是高压蒸汽消毒、环氧乙烷灭菌及辐射灭菌。
一般来说，无机材料能经受住高压蒸汽的作用，不会发生大的变化，但有些材料在高压蒸汽作用下会引起表面组成和结构的变化，从而影响临床应用效果。
辐射法穿运力强，效果好，可以在材料包装之后再进行灭菌，常温下即可进行，可以大批量生产。
但是辐射后有些材料如羟基磷灰石陶瓷会变黄，这种方法不适用，而是采用环氧乙烷灭菌。
因此生物医用无机材料在临床应用前必须充分考虑到灭菌消毒对材料性能的影响以及可能带来的生物学危害。
第二章类骨纳米磷酸钙矿物仿真合成骨缺损修复材料是临床需求量最大的生物医用材料之一，人口老龄化及工业、交通和体育运动事故造成的创伤骨折，骨组织坏死和骨肿瘤等疾病引起的骨组织缺损病患每年达数百人且有日益增多的趋势，骨修复材料市场巨大，寻找更好的骨组织再生修复材料，为患者再造健康，是生物医用材料研究的前沿和热点，尽管骨组织本身具有较强的再生能力，但其自我修复只能在缺损较小的情形下进行，对于无法自我修复的缺损，疗效最好的方式是采用自体骨移植( 从病人自身的非承重健康骨组织取材修补缺损组织) 但是，自体骨移植会对患者造成二次损伤、且不可能大量取骨同种异体骨和动物源性的异种骨移植具有天然骨或类骨特性，但无法完全避免疾病传播和免疫排斥的风险、应用受限。
因此，研发对病损或缺失的骨组织进行有效修复和功能重建的人工骨修复材料具有广泛的临床需求和重要的意义。
近年来国内外人工骨修复材料研究的一个热点是模仿天然骨本身的成分，结构特性及矿化过程，对材料的组成!结构进行设计与调控，获得新型仿生人工骨修复材料或者对传统材料进行仿生功能化修饰，这类新型仿生材料已成为生物材料发展的主要趋势之一，天然骨的基本组分包括水，以磷灰石为主的磷酸钙系矿物以及以胶原纤维为主的有机基质，骨中纳米尺度磷酸钙矿物的形核、生长、晶型。
取向、大小、形状有序排列等受到有机基质模板的调控，具有独特性质，胶原纤维的直径在50~500nm之间，这种纳米纤维构成的有机基质不仅对矿化过程起到调控作用，而且通过与细胞之间的相互作用影响细胞粘附、增殖、迁移、分化等行为，以这些纳米尺度的结构单元为基础，骨组织形成了从微观、介观直到宏观尺度的复杂分级结构在体外实现与天然骨中生物矿物类似的高活性磷酸钙粉体的精确调控合成，构建类细胞外基质的纳米纤维支架，以及获得类骨多级孔结构都是仿生人工骨修复材料研发中的重要课题。
2.1类骨纳米磷酸钙粉体的模板法骨中的天然磷酸钙为纳米尺度的矿物，不少研究者探索了采用湿法化学合成纳米磷酸钙粉体的技术，但仅能获得不规则形状的颗粒及尺寸分布较宽的混合物，对骨和牙齿等磷酸钙系生物矿化组织的研究表明，天然磷酸钙矿物( 形貌和尺寸可控，典型的形态形成和有序组装是在有机基质模板的精确调控下完成，用有机小分子有序模板对磷酸钙矿物的体外仿生矿化进行调控，实现了对纳米磷酸钙粉体材料的颗粒尺寸分布及形貌的精确控制对十二烷胺体系中的仿生矿化研究表明，十二烷胺自组装构成的有序模板能够介导磷灰石纳米棒沿晶体轴定向生长，通过在模板与溶液界面处限定局部有序的反应空间，并规范相邻晶体的共取向，使矿物相采用取向附着机制发生自组装而形成高级有序结构以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵为模板，在水热合成中控制晶体生长，可制备球形颗粒或长柱型纳米羟基磷灰石。
通过添加助模板剂，建立阳离子型四组分反相胶束体系，利用阳离子型模板剂在溶液中形成反胶团，使钙磷超细颗粒在反胶团的水核中生长，从而复制模板空间形态，通过优化配置模板剂和助模板剂的分子比、温度、反应时间等技术参数，控制模板剂胶团形变，形成不同的模板空间和析晶位点，可调控形成多种形态的钙磷材料，系统研究了通过受限反应空间中的有序模板调控多种形貌与均匀尺寸的磷灰石纳米材料的机理，包括利用无定形前驱体在反相胶束内静电场作用下的定向不可逆融合，实现晶体在一维方向的定向生长，通过这种机制获得了尺寸均匀并具有较大长径比的磷灰石纳米线。
通过研究该体系中纳米磷酸钙的成核动力学，建立了反胶团溶液中磷酸钙纳米颗粒的形核速率方程，确定了若干临界参数( 如临界形核数目，临界晶核尺寸及临界晶核自由能) ，为阐明多种因素( 如表面活性剂模板、助模板剂、温度和熟化时间) 对多种结构与形貌的纳米磷酸钙形成的影响及相转变规律提供了理论。
依据，以磷酸酯为表面活性剂，在水、磷酸酯、乙醇体系中制备了层状结构的纳米羟基磷灰石材料，该层状结构呈规则的周期性排列，层间距约为模板仿生技术在体外环境下模仿了天然矿化组织中磷酸钙矿物的可控形成过程，所制备的生物活性材料具有形貌可控，比表面积大，具有微纳米精细结构等优点，对于新型骨修复材料的研究和开发具有重要的意义。
2.2微纳米生物活性玻璃的模板法CaO-SiO2-P2O5系统的生物活性玻璃可与人体的硬组织和软组织形成良好的结合，在临床牙科、骨科中具有广泛的应用前景，其表面结构和形貌显著影响其生物活性，因而对细胞的粘附，增殖和分化及组织再生修复具有重要的作用，将模板法合成技术与溶胶凝胶技术相结合，制备出了不同形貌的纳米级生物活性玻璃粉体如采用微乳液模板可以获得球形颗粒，而采用吐温-80 作为模板可成功制备生物活性玻璃纳米纤维簇，微乳液模板由表面活性剂、醇类助剂、碳氢化合物和电解质水溶液按照一定比例组成各向同性，热力学稳定的水包油或油包水的透明体系，提供均匀的纳米级空间，并在一定条件下具有保持稳定尺寸的能力，因此微乳液提供了制备均匀尺寸纳米粒子的理想微环境: 采用非离子型表面活性剂，选择合适的助剂和油相组分，可以得到粒度分布窄且分散良好的生物活性玻璃纳米粉体: 纳米纤维簇是由规则排列的纳米纤维堆积形成，其中的纳米纤维宽度约为模板剂吐温-80 在溶胶液中可以形成棒状胶束结构，羟基化作用和基团的亲水作用是形成纳米纤维簇的主要动力。
研究表明，生物活性玻璃的微纳米形态受控于模板剂的形态以及模板剂与生物玻璃颗粒表面硅羟基的相互作用，具有生物相容性的小分子有机物（如乳酸、柠檬酸、醋酸等羟基羧基酸) 与生物玻璃中硅羟基之间的分子氢键作用可以参与控制生物活性玻璃颗粒的微纳米结构，利用乳酸和柠檬酸可以控制生物玻璃溶胶凝胶颗粒表面微纳米结构的形成，而醋酸则可以控制生物玻璃颗粒表面微纳米有序介孔的形成，以生物相容性良好的聚乙二醇为模板剂，成功地制备了球形、棒状、空心球形、多孔球形等不同形态的生物活性玻璃材料。
