构筑三维组织工程支架是实现宏观超分子自组装在组织工程领域应用的一个重要途径。我们课题组成功构筑了基于超分子作用力的三维组织工程支架,并通过表面修饰实现了细胞在支架上较好的粘附状态。然而当前亟待解决的问题在于基于弱的超分子作用力构筑的三维组织工程支架稳定性不足,容易在繁琐的细胞培养过程中发生支架的解组装,这样就无法进行后续的细胞培养工作。本论文正是以解决此问题为出发点,将一种同时具备生物活性和相容性、实验条件温和、操作简便等优点的共价键——二硫键引入到宏观组装体系中作为一种新的宏观组装推动力,拟用共价键结合力强的优点来提高组装体的稳定性。(1)我们先在宏观尺度的构筑基元上验证了实验的可行性,结果证明利用二硫键可以实现宏观构筑基元的组装。通过原位测力表征得到组装体之间的作用力高达1570N/m2,远远高于传统的超分子相互作用力,说明我们拟用二硫键来提高组织工程支架的稳定性具备可行性。(2)因为二硫键结合速率常数较小(2.9M-1s-1),形成稳定的组装体需要较长的时间,因此会大大拖延实验进度。为了解决这个问题,我们进一步引入“双锁”结构策略,在二硫键体系中引入环糊精和偶氮苯的主-客体识别相互作用,利用主-客体识别的快速响应性(108M-1s-1)使得构筑基元在较短的接触时间内先发生组装,然后在组装体放置的过程中界面间的二硫键逐渐形成,组装体的稳定性逐渐加强。这种“双锁”结构的组装体还可以实现选择性的解组装。组装和解组装过程定性及定量的表征结果证明,我们构筑的“双锁”结构组装体界面间的作用力主要由二硫键和环糊精-偶氮苯的主-客体识别两种作用力组成。通过二硫键和“双锁”结构的引入,我们不仅有望提高组织工程支架的稳定性,而且还为今后基于其他结合速率慢的作用力类型进行宏观组装提供了一种普遍适用的策略。