從材料學角度來看,生物體及其多數組織均可視為由各種基質材料構成的複合材料。具體來看,生物體內以無機-有機納米生物複合材料最為常見,如骨骼、牙齒等就是由羥基磷灰石納米晶體和有機高分子基質等構成的納米生物複合材料。人們通過仿生礦化方法製備納米生物複合材料,獲得了優於常規材料的力學性能。
按照生物礦化過程原理,美國科學家找到了一種兩親性肽分子,該兩親分子一端為親水的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD),另一端含有磷酰化的氨基酸殘基,親水的RGD序列有利於材料與細胞的粘連,而磷酰化的氨基酸殘基可與鈣離子相互作用。此兩親性肽分子能組裝成納米纖維以期促進生物礦化,使之成為模板指導羥基磷灰石(HA)結晶生長。此兩親分子納米纖維溶液可形成類似於骨的膠原纖維基質的凝膠,因此可將疑膠注射至骨缺損處作為生成新骨組織的基質。研究表明將凝膠置於含酸和磷酸鹽離子的溶液中,20min後體係仿生礦化,HA結晶沿纖維生長,轉變成羥基磷灰石-肽複合材料,該納米生物複合材料堅硬如真骨。
清華大學研究開發的納米級羥基磷灰石-膠原複合物在組成上模仿了天然骨基質中無機和有機成分,其納米級的做結構類似於天然骨基質。多孔的納米羥基磷灰石-膠原複合物形成的三維支架為成骨細胞提供了與體內相似的微環境。細胞在該支架上能很好地生長並能分泌骨基質。體外及動物實驗表明,此種羥基磷灰石-膠原複合物是良好的竹修複納米生物材料。