钛及其合金是临床应用较为广泛的外科植入体材料。然而,钛及其合金属于生物惰性材料,不仅成骨性能差,且无抗菌性,植入人体易发生感染。近年来,石墨烯及其衍生物由于其优异的物理化学性能在生物医学领域得到了广泛的关注。论文以医用钛为基材,在其表面构建石墨烯基薄膜,研究石墨烯基薄膜的构建工艺条件,探究石墨烯基薄膜的生物学性能,阐述石墨烯基薄膜诱导骨髓间充质干细胞成骨分化和发挥抗菌效应的相关机理。论文取得的主要结果有:1)采用电泳沉积技术,在钛表面构建具有不同层数的氧化石墨烯薄膜;发现氧化石墨烯薄膜表现出良好的抗菌性能,能够有效抑制革兰氏阴性大肠杆菌和革兰氏阳性金黄色葡萄球菌的粘附和繁殖,随着氧化石墨烯层数增加,活性氧水平上升,抗菌效果更加显著;氧化石墨烯薄膜能够诱导大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化,且随着氧化石墨烯薄膜层数增加,表面粗糙度增大,效果更加明显。然而,过多活性氧的产生,也会对大鼠骨髓间充质干细胞的生长造成一定的抑制。2)分别采用600°C真空热处理、水合肼和硼氢化钠还原处理氧化石墨烯,得到具有不同种类及数量含氧官能团的还原氧化石墨烯。600°C真空热还原能够有效去除氧化石墨烯表面的羧基;水合肼还原能够有效降低氧化石墨烯表面的环氧基含量;硼氢化钠还原能够有效去除氧化石墨烯表面的羰基。氧化石墨烯的抗菌性能与其表面的含氧官能团密切相关:羧基电离使得氧化石墨烯表面带负电,通过静电排斥可在一定程度上抑制细菌在其表面的粘附;羟基/环氧基与氧化石墨烯表面的活性氧水平密切相关,羟基/环氧基含量越高,则产生的活性氧越多,越能够有效杀死细菌;羰基对氧化石墨烯表面的抗菌性能影响不大。3)采用三氨丙基三甲氧基硅烷偶联和碱热处理方法在钛表面构建三维多孔石墨烯纳米片。制备的三维多孔石墨烯纳米片表现出亲水的表面、较正的Zeta电位、大的粗糙度和高的蛋白吸附量,展现出优异的促成骨分化能力,能够促进成骨相关基因和蛋白的表达。4)基于氧化石墨烯大的比表面积和负电性表面,在钛表面构建Zn²⁺和Mg²⁺单独装载以及Zn²⁺&Mg²⁺共装载的氧化石墨烯薄膜。与单独离子装载的氧化石墨烯薄膜相比,Zn²⁺&Mg²⁺共装载氧化石墨烯薄膜表现出较多的锌和镁离子释放、较正的Zeta电位和较亲水的表面,有利于r BMSCs细胞的早期粘附和铺展,能够促进成骨相关基因和蛋白的表达,表现出优良的促成骨分化能力。