随着我国全社会快速发展以及人口老龄化日趋严重，各种原因引起的骨创伤病例的逐年快速增加，并且给临床骨修复人工骨材料造成极大的需求和巨大挑战。通常，用于骨修复的生物材料要求具有三维多孔结构，并具有可降解性和较高的力学强度，以及有利于成骨相关细胞向内生长的微孔网络和较高的孔隙率，从而利于成骨和组织修复，这也是长期以来该领域研究的重点。然而，人们对多孔支架的微结构、力学性能和生物降解性的调控仍面临一些难题，这主要涉及到现有生物材料综合性能差、常规加工制造技术难以解决材料的孔道结构与其力学、活性和降解协同优化的多种因素的困扰。
　　本论文首先利用自主设计的同轴双喷头注浆3D打印技术平台，成功打印并构建出可剪裁支架生物降解性和活性离子释放特性的硅灰石(CSi)与锌或锶掺杂透辉石(DiO，ZnDiO，SrDio)构成核-壳结构分布的生物活性陶瓷支架(如CSi@Dio,CSi@ZnDio,CSi@SrDio)。研究表明，该系列钙硅酸盐支架骨架内呈核-壳结构分布的特点，极为有利地调和了CSi降解过快、Dio降解过慢的严重问题，并且壳层Dio中掺入Zn或Sr离子还进一步调控了多孔陶瓷支架的初始力学强度以及早期阶段的降解速率。在此基础上，本研究通过有机微球预先加入Dio陶瓷粉体浆料中，实现了支架骨架内部微孔结构进一步调节，在Dio壳层内被赋予高密度的球形微孔结构，从而实现对壳层、核层组分早期阶段的降解速率和离子释放达到精准剪裁的优良效果。
　　其次，围绕常规注浆成型打印技术对孔道形态和材料外形结构调控方面的局限性，本论文运用数字化处理光固化快速成型的三维打印技术，开展了一系列双离子共掺杂硅灰石(CSi-Mg10Sr5-P0, CSi-Mg10Sr5-P8, CSi-Mg10Sr5-P16, CSi-Mg10Sr5-P24)光固化打印，并对其骨架内部微结构进行剪裁的研究。该研究发现，向镁-锶共掺杂硅灰石浆料中添加聚苯乙烯微球造孔剂，实现光固化打印支架骨架内部微孔结构的剪裁，并进而实现生物活性离子钙、硅、镁、锶等释放剂量的广泛调节以及支架力学的衰变调控，首次发展了光固化三维打印生物陶瓷支架的力学和降解同步调控的新技术方案。
　　再次，本论文还进一步探讨了孔道形态和表面改性对支架理化性能、生物学性能的影响规律。采用光固化打印构建了孔道形态可调控(如曲面孔、圆形孔、方形孔)以及孔道表面修饰改性的多种生物活性陶瓷支架，并利用表面修饰改性支架对骨质疏松性活体动物股骨临界尺度缺损进行修复重建试验研究。初步实验结果发现，孔道表面进行不同程度的仿生改性，对病理性骨缺损的早期修复产生较为显著的影响，其中含离子共掺杂的仿生磷灰石涂层能高效促进骨质疏松性骨缺损再生修复。这些研究结果对未来解决临床病理性骨损伤修复问题提供了更为可靠的人工生物材料。