硬组织缺损修复是长期困扰医学界的难题之一，直接关系到数千万患者的生命安全和生活质量。发展新一代硬组织修复材料是目前生物医学材料领域研究的国际前沿，有望为临床医学带来革新。本成果围绕基本科学问题开展研究，即天然硬组织的生物矿化机理以及仿生材料与组织、细胞的生物应答作用，实现原创性突破。 本成果以釉原蛋白为研究对象，首次建立了该蛋白超分子聚合体形成的过程模型并揭示其介导牙釉组织条带状纳米磷灰石取向形核的机理，发现其通过分级自组装形成多聚体、“纳米球”以及微米尺度的条带高级结构，使荷电亲水羧基端的规则排布构成有序模板介导形成高度取向并平行排布的磷灰石晶体。以十二烷胺体系为研究对象，发现并阐明其自组装构成的有序模板介导磷灰石纳米棒沿晶体c轴定向生长，通过有序受限反应空间及相邻晶体共取向的作用使矿物相采用取向附着机制发生自组装有序化，是硬组织矿化机理研究的重要突破，为研究生物体如何控制晶体取向这一生物矿化核心问题提供了“关键性的见解”；以阳离子型四组分反相胶束体系为研究模型，阐明了分子自组装模板对不同纳米磷酸钙形貌、尺寸与结构的调控机理，指导并实现了新型纳米生物矿物的仿生合成，为批量生产质量稳定可控的新型纳米粉体及研究新型类骨纳米无机材料开辟了道路；提出硬组织再生修复材料生物应答创新理念，构建纳米磷酸钙基多组分和多级结构的新型仿生复合材料，发现并阐明材料的特殊组成、结构及表面仿生在基因激活、细胞增殖与分化中的关键作用，为发展新一代可控介导细胞功能的生物应答型材料奠定坚实基础。 新型硬组织修复材料的研究直接关系到人类的健康水平和生命质量。随着工业、交通、建筑业的飞速发展、人口的老龄化以及环境污染的加剧，硬组织损伤、病患、老化等现象日趋加重。而社会的不断进步又促使人类对于自身健康、生存价值和生存质量提出更高的要求，这使得硬组织修复材料的关键科学问题研究成为一项十分迫切的任务。特别是我国作为人口大国，有各类医院三万余所，每年用于硬组织修复的生物医用材料及植入部件数量巨大，国际市场将保持在大约15%的年增长速率，具有十分可观的社会及经济效益。此外，从我国硬组织修复材料研究的整体层面上看，加速进行具有自主知识产权的、性能优异的新型硬组织修复材料的研究对于提升我国在国际生物医学材料领域的研究地位和科技创新能力具有重要意义。

硬组织缺损修复是长期困扰医学界的难题之一，直接关系到数千万患者的生命安全和生活质量。发展新一代硬组织修复材料是目前生物医学材料领域研究的国际前沿，有望为临床医学带来革新。本成果围绕基本科学问题开展研究，即天然硬组织的生物矿化机理以及仿生材料与组织、细胞的生物应答作用，实现原创性突破。 本成果以釉原蛋白为研究对象，首次建立了该蛋白超分子聚合体形成的过程模型并揭示其介导牙釉组织条带状纳米磷灰石取向形核的机理，发现其通过分级自组装形成多聚体、“纳米球”以及微米尺度的条带高级结构，使荷电亲水羧基端的规则排布构成有序模板介导形成高度取向并平行排布的磷灰石晶体。以十二烷胺体系为研究对象，发现并阐明其自组装构成的有序模板介导磷灰石纳米棒沿晶体c轴定向生长，通过有序受限反应空间及相邻晶体共取向的作用使矿物相采用取向附着机制发生自组装有序化，是硬组织矿化机理研究的重要突破，为研究生物体如何控制晶体取向这一生物矿化核心问题提供了“关键性的见解”；以阳离子型四组分反相胶束体系为研究模型，阐明了分子自组装模板对不同纳米磷酸钙形貌、尺寸与结构的调控机理，指导并实现了新型纳米生物矿物的仿生合成，为批量生产质量稳定可控的新型纳米粉体及研究新型类骨纳米无机材料开辟了道路；提出硬组织再生修复材料生物应答创新理念，构建纳米磷酸钙基多组分和多级结构的新型仿生复合材料，发现并阐明材料的特殊组成、结构及表面仿生在基因激活、细胞增殖与分化中的关键作用，为发展新一代可控介导细胞功能的生物应答型材料奠定坚实基础。 新型硬组织修复材料的研究直接关系到人类的健康水平和生命质量。随着工业、交通、建筑业的飞速发展、人口的老龄化以及环境污染的加剧，硬组织损伤、病患、老化等现象日趋加重。而社会的不断进步又促使人类对于自身健康、生存价值和生存质量提出更高的要求，这使得硬组织修复材料的关键科学问题研究成为一项十分迫切的任务。特别是我国作为人口大国，有各类医院三万余所，每年用于硬组织修复的生物医用材料及植入部件数量巨大，国际市场将保持在大约15%的年增长速率，具有十分可观的社会及经济效益。此外，从我国硬组织修复材料研究的整体层面上看，加速进行具有自主知识产权的、性能优异的新型硬组织修复材料的研究对于提升我国在国际生物医学材料领域的研究地位和科技创新能力具有重要意义。