目前,组织工程在生物医疗方面展现出极大的发展潜力。组织工程三大核心元素为种子细胞、组织工程支架和生长因子。组织工程支架不仅为细胞生长提供生长环境,而且其性质能影响细胞的生长。目前组织工程支架的材料、制备工艺上的研究有了很大进展。材料选取上有胶原、丝蛋白等天然物质,也有PCL,PLA,PGA等人工合成的可降解高分子,还有Gel MA、PEGDA等水凝胶。在制造方式上有浇筑、静电纺丝、3D打印等方法,可以制备复杂形状的支架。但现在仅仅使用组织工程支架组织损伤修复效果并不理想,还有很大的发展空间,因此许多研究者研究在组织工程中影响损伤修复效果的因素,生化上有支持细胞、生长因子等,物理上则有表面地形、机械强度、机械拉伸载荷、电刺激等。本文主要从机械强度、机械拉伸载荷和电刺激三个方面探究其对细胞生长的影响。在骨组织工程中,支架的机械强度对骨缺损的修复来说有十分重要的影响。水凝胶由于其与天然组织的物理或结构相似性而被认为是骨组织工程十分有前途的材料。但目前使用的许多水凝胶如Gel MA、PEGDA等机械强度都十分有限,不能满足骨组织工程支架的强度要求。本文利用新型高强韧聚离子水凝胶(Polyion complex hydrogel,PIC)通过3D打印的方式制备网格支架,并通过PIC与多壁碳纳米管(Multi-walled carbon nanotube,MWCNT)掺杂制成PIC/MWCNT支架进行细胞实验。通过茜素红S染色和成骨相关基因表达水平衡量新型水凝胶支架在骨缺损修复的应用潜力。在神经组织工程中,提升周围神经损伤的修复速度是一个亟待解决的问题。对于神经细胞来说就是需要提高神经轴突的生长速度、且让其按特定的方向生长。机械拉伸能让许多细胞定向生长,因此本文利用商用仪器进行大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤细胞(PC12)在动态拉伸聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)基底上培养实验,探究拉伸频率和应变幅值对PC12细胞生长的影响。发现在受拉伸基底上,PC12细胞能重定向。最后用应力纤维(stress fiber,SF)和粘着斑(focal adhesions,FA)模型模拟PC12细胞在受拉伸过程中的重定向行为。神经系统是一个很大的导电网络,电刺激对神经损伤的修复有十分积极的作用。目前研究中的导电神经支架有导电性差、不可外加可控电刺激等缺点。本文针对导电性差这一缺陷,利用银纳米线(Ag NW)和PDMS制成导电性良好、可拉伸的Ag NW/PDMS柔性电极。在柔性电极上培养PC12细胞,同时施加不同强度的电压,探究电刺激强度对PC12细胞生长的影响,结果表明电刺激能促进PC12细胞的增殖和轴突伸长速度。最后,将拉伸载荷刺激与电刺激进行耦合刺激PC12,观察PC12细胞生长的情况,结果显示PC12细胞不仅轴突伸长加快而且轴突能重定向。