材料表面的化学组成、拓扑结构以及外力场因素甚至是手性都能对细胞黏附、铺展、增殖等响应行为产生重要影响。因此,研究材料表面的化学组成、拓扑结构并结合容易被忽视的外力场因素对细胞响应行为的影响,为合理设计、修饰生物材料的表面以提高材料的生物相容性具有重要意义。本课题选取常用的生物材料,采用软刻蚀技术在聚合物表面构筑化学组成均质的乳突和沟槽两种不同的拓扑结构图案,分别考察了以上乳突状图案经纤连蛋白修饰前后对细胞黏附、铺展、增殖行为影响;以及,在考虑重力场因素作用下,利用与重力场呈不同空间方向关系的沟槽图案研究了“接触引导”现象。另外,利用分子自组装技术在金表面自组装上两种构型不同的半胱氨酸分子,考察了人工构建的两种手性表面对血浆蛋白吸附、细胞黏附、铺展及增殖行为的影响。具体研究内容如下:1.采用制备软刻蚀弹性印章的方法得到了表面乳突状拓扑结构图案的聚二甲基硅氧烷(Poly(dimethylsiloxane),PDMS)图案化表面,所得图案分布规整,化学组成均一。L929成纤维细胞的黏附、铺展和增殖实验表明:无论是否预吸附有纤连蛋白(fibronectin,Fn),在所用的4种表面上,随着培养时间的延长(从24h到72h)细胞密度都显著增加。而在预吸附有Fn的图案化和对照表面上,在整个实验过程中铺展细胞的比例持续增加。与此相反,从72h开始在未吸附Fn的表面上铺展细胞的比例发生了下降。在所有的四种表面中,未预吸附Fn的图案化表面最不利于L929细胞的铺展及增殖,而预吸附有Fn的对照组表面最适合细胞的铺展及增殖。2.通过制备软刻蚀弹性印章的方法在聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)表面制作出微米级沟槽图案,并进一步研究了当重力场方向分别平行和垂直于由表面沟槽图案所引起的“接触引导”效应方向时,图案与重力的复合作用对L929细胞取向行为的影响。研究表明:与重力因素相比,虽然由沟槽图案所引起的“接触引导”效应对细胞的生长取向起主导作用,但是当重力场平行于表面但垂直于“接触引导”效应方向时,重力显著降低了“接触引导”现象发生程度;而当重力场方向与“接触引导”效应方向一致时,它们对“接触引导”现象比例的增加没有明显的协同作用。3.选用了D-/L-两种不同构型的半胱氨酸分子(Cysteine,Cys),通过在金表面(Gold)自组装的方法分别成功组装上了D型和L型的Cys,并进一步研究了修饰有这两种不同构型分子的表面(Gold-L-Cys,Gold-D-Cys)对L929成纤维细胞黏附,铺展和增殖的影响。并分别通过蛋白吸附实验和蛋白印迹实验(Western Blot,WB)进一步研究了模型蛋白纤维蛋白原(Fibrinogen,Fg),细胞黏附蛋白FN与玻连蛋白(vitronectin,VN)在这三种表面上的吸附情况。研究发现:与L构型表面相比,组装有D构型Cys的表面在最初的12小时内表现出显著的抗细胞黏附和铺展性能,并且三种表面对细胞黏附的支持程度按Gold,Gold-L-Cys,Gold-D-Cys依次递减。蛋白吸附实验表明:无论是在单纯纤维蛋白原溶液中还是血浆中,与金表面相比,组装有两种不同构型半胱氨酸的表面对纤维蛋白原吸附都有显著下降,但组装有不同构型半胱氨酸分子的表面之间的吸附量没有显著差异;蛋白印迹实验结果表明,三种表面对FN,VN这两种细胞黏附蛋白的吸附量均无显著差别,但修饰有两种不同构型Cys的金表面却表现出抗血浆中Fg吸附性。本课题通过考察材料表面拓扑结构、化学组成、手性以及外界重力场因素对细胞黏附、铺展、取向及增殖等行为的影响,深化了我们对材料表面多种性质对蛋白质吸附、细胞响应行为影响的认识,因此对生物医用材料的表面的合理设计、修饰有一定的指导意义。