人体体液中的离子除了作为骨形成的原料外，还对骨形成有重要影响。研究人体中某些特殊元素对胶原蛋白自组装及矿化的影响，有助于对骨形成过程中由某些元素引起的骨疾病的预防和治疗，对促进骨形成、具有生物活性和生物可降解性等性能优异的新型骨修复材料的研制将有积极的推进作用。针对这一重要课题，至今的文献报道还非常有限，因此本论文重点研究了几种过渡金属离子对胶原蛋白自组装及矿化的影响，研究的主要内容包括以下三个方面。　　 1.以云母片为基底，用原子力显微镜研究了胶原蛋白在含Mn2+、Co2+、Zn2+的磷酸盐缓冲液（PBS）中的自组装。研究结果表明：缓冲液中加入过渡金属离子Mn2+、Co2+、Zn2+均能促进胶原蛋白的自组装，使胶原纤维宽化且高度降低，尤其是Co2+和Zn2+有利于胶原分子以1/4错位的方式排列，形成更有序、致密的纤维聚集体，纤维上的横纹清晰可见。　　 2.以胶原蛋白海绵为模板，沉浸在含不同过渡金属离子（Mn2+、Cu2+、Ni2+、Co2+、Cd2+、Hg2+）的仿体液中合成了类骨的羟基磷灰石（HAp）/胶原海绵复合材料，并对样品进行了X—射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和红外光谱（IR）分析。结果表明：过渡金属离子（Mn2+、Cu2+、Ni2+、Co2+、Cd2+、Hg2+）主要影响胶原海绵表面形成的HAp的形貌和尺寸，而对HAp的晶体结构无明显的影响。与不添加过渡金属离子的情况相比，Cu2+、Ni2+对胶原海绵上HAp晶体的形貌基本无影响；在含Co2+和Hg2+的仿体液中形成的HAp晶体的尺寸减小，且Hg2+使HAp在胶原海绵上的覆盖率降低；Mn2+和Cd2+显著影响HAp晶体的形貌，在含Mn2+的SBF中得到疏松的絮状晶体，不均匀的覆盖在胶原海绵表面，而含Cd2+的SBF中得到疏松的凝聚在一起的固体颗粒，不均匀的附着在胶原海绵表面，晶体的覆盖率较低。　　 3.第一次在微酸性条件下成功合成了掺杂有Co、Ni、Zn、Fe、Mn、Cu的HAp/胶原复合材料，而Hg和Cd无法掺入HAp/胶原复合材料，用XRD、SEM、瓜、EDX对样品进行了表征。研究表明，溶液中的过渡金属离子Co2+、Ni2+、Cd2+、Hg2+对形成的HAp/胶原复合物的形貌和HAp晶体结构无明显影响，而溶液中的过渡金属离子Cu2+、Mn2+、Zn2+则使形成的HAp/胶原复合物的结构更致密；含Fe3+溶液中合成的HAp/胶原复合物呈絮状颗粒。