修复材料与人体的力学适配是骨修复,尤其是大段骨缺损修复过程中的重要标准。构建具有良好力学性能和促成骨性能的多孔结构修复支架,能够有效实现骨组织修复。生物陶瓷与天然骨组织的无机成分组成相似,是一种极佳的骨修复材料。然而,目前基于生物陶瓷材料制备的骨修复支架大多存在力学性能不足的问题,且目前的解决方法如调节成分或表面改性等,能够起到的作用十分有限。因此,从支架的结构设计出发,通过结构力学手段实现增强成为有效解决此类问题的最佳策略之一,在临床上具有重要意义。三周期极小曲面是在空间中三个维度方向周期性重复且平均曲率为零的曲面,这类结构是骨修复支架结构设计的理想选择。本论文通过对三周期极小曲面结构隐式方程与参数进行研究,获得其结构参数并实现对结构的调控,探索其应用于骨修复支架的设计方案,通过羟基磷灰石光固化3D打印,设计与制备不同结构的极小曲面骨修复支架,同时对其连通性、表面规整度和细胞成骨性能进行评价,并从结构角度对细胞成骨性能差异的机理做简要探讨。结果表明所制备的极小曲面结构支架连通性良好,无明显的细胞毒性,比传统的网状交叉结构支架更加有利于细胞粘附、增殖和成骨分化。在此基础上,通过有限元分析模拟不同结构在受到压应力状态下的应力分布与应变水平,从应力集中角度对极小曲面结构抗压力学性能进行分析与预测。再通过力学压缩实验对不同结构的3D打印羟基磷灰石支架进行抗压强度测试,获得不同结构的实际抗压强度,并与有限元分析结果相互验证。有限元分析实验结果表明在受到压应力时,极小曲面结构比网状交叉结构明显产生更少的应力集中,压缩测试结果也表明极小曲面结构的抗压强度显著高于传统网状交叉结构,其中SplitP结构支架的最大抗压强度可达150 MPa,满足人体皮质骨强度需求。其次,选取SplitP极小曲面结构与网状交叉结构支架植入新西兰大白兔股骨髓腔内,植入不同时间后取材进行Micro-CT扫描与三维重建,同时对包含支架的股骨样本进行压缩测试以评价其体内生物力学性能,并对其进行组织切片染色分析。Micro-CT和组织切片结果表明,SplitP结构支架在植入体内前期新生骨总量显著高于网状交叉结构支架,但在后期两者新生骨总量差异不显著;力学测试结果也表明,在第4周至第8周时,植入SplitP结构支架的股骨样本抗压载荷相较网状交叉结构支架显著提升,并在第12周时达到最大值1965.690N。总之,本研究立足于解决生物陶瓷材料在骨精准修复过程中存在的生物力学不适配等问题,基于三周期极小曲面结构设计出抗压强度可调的3D打印羟基磷灰石支架,可满足不同部位的骨缺损修复需求。这种通过结构设计的力学增强方案有望为骨修复支架设计提供新的解决方案,具有十分重要的研究意义和临床价值。