近年来,使用微纳米制造工艺构筑基于蛋白质或多肽的高精度空间图案在细胞生物学,组织工程学,药物科学和光电子学等领域具有重要的应用前景。另一方面,羊毛角蛋白作为一种储量很大的天然生物蛋白质,具有优异的水溶性,良好的生物相容性和可控的降解性。但羊毛角蛋白本身通常不能在加工过程中自组装形成凝胶网络或其他不溶形式,限制了羊毛角蛋白的实际应用。本论文首次提出使用羊毛角蛋白(WK)作为结构生物材料来制备高精度的蛋白质微结构。在没有显著改变羊毛角蛋白结构和功能的前提下,对羊毛角蛋白进行简单的生物化学修饰使其获得光敏感性,用于制备高精度的蛋白质图案。本论文的主要研究内容和结果如下:1、从羊毛纤维中提取可光交联的羊毛角蛋白,并使其侧基与光反应性试剂甲基丙烯酸异氰基乙酯(IEM)反应,得到光敏性羊毛角蛋白前体。实验结果证明在紫外光照射下,修饰之后的羊毛角蛋白分子之间的化学交联可以通过光引发剂成功引发。值得注意的是,在整个光刻工艺中不需要使用有毒且昂贵的溶剂和显影剂,也不需要复杂的光刻步骤、严苛的操作条件和昂贵的设备。通过光刻技术,我们高效地制备了各种图形的蛋白质微结构,并且得到精度达到2微米的蛋白质微图案。2、以光敏性的羊毛角蛋白作为光抗蚀剂,我们使用软光刻的方法制备了具有表面图案化微结构的羊毛角蛋白膜。实验结果表明,经过两次图案转移步骤,角蛋白膜上的图案仍能保持良好的完整性。我们还使用蛋白酶对角蛋白交联膜的稳定性和可降解性进行验证,同时证明了角蛋白交联膜的亲水性。另外,本文在羊毛角蛋白膜上制备由周期性排列的微结构导致的结构色。3、探究了实验制备的蛋白质图案化微结构的应用前景。为了证明图案化角蛋白微结构可以作为生物友好型细胞基底,在不使用细胞粘附配体的情况下,我们利用图案化角蛋白支架对小鼠骨髓间充质干细胞进行培养,实验结果表明图案化角蛋白可以实现对细胞生长增殖的控制和引导。其次,可以通过制备周期性羊毛角蛋白微结构,在宏观区域上设计可显示虹彩行为的复杂图案。此外,通过简单地与纳米颗粒,酶和其他掺杂剂混合,可以得到各种“功能化羊毛角蛋白抗蚀剂”。相信未来发展基于羊毛角蛋白的微图案在组织工程,软光学,新型传感器和药物释放等领域具有广泛应用场景。