在传统的再生医学与组织工程领域中,通常通过酶消化的方法获取细胞悬液以实现细胞的转移。这种方法不仅会破坏细胞外基质(ECM)和切断细胞间的联系,还会降低细胞的活性与完整性,从而大大降低细胞的转移效率。另外,消化下来的细胞在转移时通常还需要配合人工支架,因而会受到支架理化性能的限制,甚至产生排异反应等其他问题。为了解决这些问题,研究人员提出了细胞层工程的概念,即保持细胞间相互联系的完整性来提高细胞转移效率与生物活性。目前,细胞层技术已经在临床实验中发挥愈来愈重要的作用,如眼角膜再生,心脏瓣膜再生,膀胱增强等等。但是,目前细胞层工程还有许多问题亟待解决。其中在实际操作中,由于细胞层的不可控制脱附和流体动力的干扰,所得的细胞片容易皱折和缠结,从而导致细胞层转移效率下降。在精准医学的大背景下,可控的操作过程和明确的分离方向是实现细胞层有序和可重复生产的重要保障。而迄今为止还没有关于精确指导细胞片定向脱附的研究。为此,本文创新地提出将梯度光热场应用于精准定向制备细胞层的新方法,为细胞层工程实现机械化与商业化提供重要的技术突破。共轭高分子聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene),PEDOT)的分子主链含有丰富的共轭离域电子,体现出较高的光热转化效率。并且由于其良好的生物相容性,已在生物医学领域中发挥重要的作用,可用于光热疗法(PTT)、能量收集和生物表界面研究的重要基材。与传统的温度响应获取细胞层的方法相比,光响应的方法获取细胞层具有独特的优势,可实现更精确的时空控制和更高的效率,能够在不改变组织整体生理条件的情况下,更精细地实现区域性操作。本文通过电化学沉积的方法制备了PEDOT薄膜,并在电化学沉积的过程施加提拉操作,从而获得了具有梯度厚度的PEDOT的基板。在近红外光的辐照下,PEDOT发生光热转化。由于其光热转化性能与其厚度呈正相关的关系,从而在梯度的PEDOT膜上形成梯度光热场。紧接着,本文在PEDOT表面引入一型胶原蛋白,该蛋白具有热敏性,在较低的温度条件下,保持凝胶状态,可以作为细胞黏附基底;当温度升高到42℃,该蛋白发生解旋,从而释放细胞层。利用梯度光热场可有效控制胶原蛋白层的溶解方向,进而诱导细胞层的方向性脱附。所获得细胞片保持完整的细胞间相互联系,具有较高的生理活性。并且验证了用该方法得到的细胞层在移植后依然能保持细胞活性,因而具有临床应用的潜力。该研究实现了对细胞层脱附过程的更精细的方向控制,为体外重建组织提供了新的方法,为开拓下一代的细胞层工程技术提供了新的可能。