1、脊髓損傷修復是組織工程領域的一個富有挑戰(zhàn)性的課題。利用生物材料的表面微圖案化技術調控細胞的行為，構建具有微/納米定向引導功能的支架，引導軸突的再生，是促進脊髓損傷修復的可能途徑。而實現(xiàn)這一構想的前提是進一步認識細胞對材料表面微/納米結構形貌的響應機制，充分認識其響應規(guī)律。本文以絲素生物材料為基礎，從二維平面的絲素材料出發(fā)，探索絲素膜材料表面微/納米拓撲結構的細胞響應行為并得出基本規(guī)律，繼而將其應用絲素三維支架材料的制備，通過在三維支架中

2、引入微/納米引導信號和生物活性信號以促進脊髓損傷后的軸突再生。
　　首先，通過聚二甲基硅氧烷（PDMS）模板制備了帶有微球陣列圖案和微柱陣列結構的絲素膜，研究了骨髓間充質干細胞（BMSCs）對微形貌的響應行為。結果發(fā)現(xiàn)，絲素膜表面的微球陣列圖案有利于細胞黏附和增殖，而仿荷葉結構的微柱結構則不利于細胞的黏附、鋪展和增殖。在細胞黏附和鋪展過程中，偽足的轉變起著關鍵作用，細胞能夠沿著錨定的絲狀偽足形成小片狀偽足引導片狀偽足延伸，最終控制

3、細胞鋪展和遷移方向。另一方面，本文在觀察BMSCs在微柱陣列結構表面的生長情況時，意外發(fā)現(xiàn)了微柱結構對細胞間隧道納米管（TNTs）的延伸具有明顯的影響。TNTs能夠和微柱表面發(fā)生相互作用，微柱結構能夠為TNTs的延伸提供支撐。同時，微柱結構也明顯影響了TNTs的延伸方向，相鄰的細胞間TNTs并沒有以最近的距離形成直線連接，而是能夠繞過微柱連接到相鄰細胞。結果提示，材料的表面拓撲形貌可能影響TNTs連接的細胞間通訊。
　　其次，利用

4、PDMS模板和靜電紡技術制備了具有溝槽圖案和定向微/納米纖維涂層的絲素膜，研究了取向圖案對BMSCs的定向引導作用。結果顯示，絲素微/納米纖維結構明顯有利于細胞的黏附和增殖。在細胞定向伸展過程中，絲狀偽足識別基底形貌并引導片狀偽足在取向圖案表面的定向延伸，表明絲狀偽足引導的片狀偽足極化在接觸引導過程中起著關鍵作用。
　　再次，為了引導和促進軸突再生，制備了層粘連蛋白（LN）修飾的定向絲素微/納米纖維網。通過調節(jié)滾軸轉速獲得了定向性

5、良好的絲素微/納米纖維網，在本文紡絲條件下，滾軸轉速達到2000r/min（相應的表面線速度為10.47m/s）時，纖維定向和沉積良好。EDC活化成功地將LN固定到絲素纖維表面，提高了絲素微/納米纖維的生物活性。細胞實驗表明，LN修飾的定向絲素微/納米纖維能夠促進和引導 PC12神經元軸突生長。
　　最后，用定向的絲素微/納米纖維構建了多通道的導管，并用LN加以功能化修飾，用于大鼠脊髓損傷修復。導管內部為一百微米到數(shù)百微米范圍內的

6、從小到大的多級通道，且每個通道均具有定向的微/納米纖維引導信號。細胞實驗證明，導管的LN修飾和內壁定向排列的纖維為軸突生長提供了生物活性信號和物理引導信號。在大鼠脊髓半切除模型中，通過行為學評價、組織學觀察和免疫組化檢測研究了LN交聯(lián)的多通道導管對脊髓損傷的修復效果，并比較了多通道導管和單通道導管的促進作用。結果顯示，兩種導管均能明顯減少瘢痕和空洞的形成，能夠引導組織長入導管連接損傷遠端。與單通道導管相比，多通道結構增大了導管內部比表面