羟基磷灰石（hydroxyapatite，HA）的化学成分、晶体结构与人体骨组织中的磷酸钙盐相似，因而具有优异的生物相容性和生物活性，在骨的缺损修复以及硬组织植入假体方面有着十分广阔的应用前景。然而，HA的本征脆性及其本征脆性所导致的低摩擦磨损性能，直接制约了其作为硬组织假体替换材料植入人体后服役的可靠性。所以，采取第二相材料对单相HA进行增韧是改善其断裂韧性、确保其可靠服役的关键。　　石墨烯不仅具有优异的力学性能，而且具有非常大的比表面积，是一种理想的增韧材料。本课题组前期采用放电等离子烧结技术(spark plasma sintering，SPS)开展了石墨烯纳米片(graphene nanosheet，GNS)增强HA复合材料的研究，研究结果表明GNS/HA断裂韧性较HA提高了80％。为此，本文重点研究了GNS/HA复合材料的生物相容性（如成骨细胞在复合材料表面贴附、增殖、分化性能及复合材料在模拟体液中的成骨矿化性能），并深入研究了石墨烯纳米片对上述性能的影响机制。　　本文首先对石墨烯薄膜的生物相容性进行了研究。研究表明，与石墨纸相比，石墨烯薄膜表面贴附的成骨细胞数量更多，铺展性也更好；成骨细胞在石墨烯薄膜表面的增殖与分化能力也更强。石墨烯薄膜与石墨纸微观形貌的差异是影响成骨细胞贴附、增殖与分化行为的主要原因。同时，模拟体液浸泡结果表明，石墨烯薄膜表面更利于羟基磷灰石的沉积，且分布更为均匀，具有良好的成骨矿化性能。　　进而，本文通过研究成骨细胞的贴附、增殖和分化评价 GNS/HA复合材料的生物相容性。结果表明，GNS/HA复合材料表面贴附的成骨细胞数量增加，铺展性更好，黏着斑数量更多且分布更广。成骨细胞在GNS/HA复合材料表面的增殖和分化能力也得到了提高。研究发现，GNS对GNS/HA复合材料微观形貌产生了影响，提高了GNS/HA复合材料表面的纳米粗糙度，促进了细胞骨架的伸展和伪足的粘附，从而提高了成骨细胞的贴附以及后续的增殖、分化能力。　　GNS/HA复合材料模拟体液中的成骨矿化结果表明，GNS/HA复合材料较HA具有更加优异的成骨矿化性能；矿化层形貌观察显示，HA表面矿化形貌为短棒状，而GNS/HA复合材料表面矿化形貌为卷曲片状。研究认为，矿化形貌的改变源于矿化速率的提高，GNS的添加改变了材料中钙离子的溶解速率，暴露在模拟体液中的GNS为磷酸钙盐的沉积提供了更多的骨质形核质点，从而提高了矿化速率，改善了HA的成骨矿化能力。　　上述研究结果表明，GNS/HA复合材料具有良好的生物相容性与成骨矿化能力，是一种具有发展潜力的硬组织假体替换材料。