钛及钛合金具有良好的生物相容性、可加工性、抗疲劳强度和抗腐蚀能力，是应用广泛的人工骨替换材料。然而钛及钛合金是生物惰性材料，弹性模量比人体骨骼高。因此，如何提高其细胞响应速度、促进骨整合，改善与人体骨骼的力学匹配，一直是骨替换材料研究的热点。前期研究表明在生物材料表面构建图案化结构能够刺激细胞的粘附、增殖、分化等行为，而构建多孔贯通结构有利于加强植入体与骨组织的机械嵌合，通过促进新骨长入，提高植入体的骨整合。虽然已有不少研究制备图案化表面，但是在临床广泛应用的等离子体喷涂钛涂层表面制备图案未见报道。等离子体喷涂法制备的钛涂层结合强度高，表面粗糙多孔，但是难以形成大尺寸贯通结构，同时在涂层表面构建图案化结构也存在一定的困难。　　为了加快钛涂层的早期细胞响应、促进钛涂层的骨传导、骨整合，并改善植入体与人体骨骼的力学匹配性，本论文制备了表面图案化、内部具有贯通结构的钛涂层。重点研究了表面图案和内部贯通结构对涂层生物学性能的影响，并初步探讨了图案尺寸对细胞行为的影响规律。获得的主要结果如下:　　1.采用模板辅助大气等离子体喷涂的方法制备了一系列不同尺寸的图案化钛涂层，其表面图案为微米柱阵列。当微米柱宽度＞300μm时，表面阵列为微米方柱。随着图案尺寸的不断减小，表面阵列逐渐向圆岛结构转变。主要是因为等离子体喷涂粉体粒径限制了图案尺寸的精确性。微米柱突起表面相对平滑，粗糙度较低，而微米柱间隙区域为疏松多孔结构，粗糙度较高。　　2.图案化钛涂层能够改善细胞-材料间的相互作用，促进细胞在其表面粘附。细胞呈现更好的铺展形貌，进而刺激细胞发生成骨分化。图案化表面对细胞增殖和分化的促进作用随着图案尺寸的增大而有增大。在微米柱宽1000μm、间隙为300μm的表面(T1)，细胞表现出最佳的增殖速率和分化行为。小尺寸图案表面对细胞响应的促进作用受到抑制，可能是因为表面大量的微米柱结构阻碍了细胞间相互通信。　　3.采用等离子喷涂铜涂层作为占位剂，通过不断旋转模板，多次喷涂，制备了具有不同孔径、结构、层数的贯通结构钛涂层。涂层表面开孔的孔径均超过100μm，内部贯通结构孔径超过50μm，能够满足矿化组织长入要求。涂层的弹性模量低于纯钛，在一定程度上改善了钛涂层与人骨组织的力学匹配性，通过骨长入提高植入体长期稳定性。同时具贯通结构钛涂层对细胞成骨分化有一定促进作用，而贯通结构尺寸的变化对细胞行为影响不大。