在组织工程学中,如何模拟细胞外基质(ECM),促进细胞的粘附增殖,调控细胞行为是组织工程支架材料的研究重点。在这种条件下,对组织工程用生物支架进行材料筛选和微观结构设计,使其具有优异的生物力学性能,可仿生ECM,与组织匹配的降解周期至关重要。由胶原蛋白、弹性蛋白等所协同构成的纳米纤维凝胶网络我们称之为ECM,其纤维为纳米级,直径在50至500 nm区间范围内。而静电纺丝技术可以通过调整参数,快速制备大批直径在10 nm到10μm不等的超细纤维。通过静电纺丝所制备的纳米-微米结构的纤维与ECM的结构相近,可以促进细胞在纤维表面的粘附、增殖和分化,并可能促进组织再生。蚕丝通过脱胶提取得到的丝素蛋白(SF)由各类氨基酸组成,其中的主要成分为甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)和丝氨酸(Ser)。因为SF具有优异的生物相容性,力学可调控性和无免疫原性等独特属性,它已受到科研人员的高度重视。然而,纯的SF的力学性能不足以支撑构建符合人体力学标准的组织工程支架,因此,本研究以如何仿生天然ECM为出发点,利用静电纺丝技术通过结构设计和材料改性制备力学性能优异,且可模拟ECM的丝素蛋白复合支架,从生物力学、降解性能、细胞相容性、血液相容性等多方面评价支架的综合性能。本文的主要研究内容如下:1.通过调整SF和可降解聚氨酯(LDI-PEUU)的质量比,制备SF/LDI-PEUU的共混纳米纤维。基础化学表征红外光谱(FTIR)和X-射线衍射(XRD)结果表明共混并没有改变SF和LDI-PEUU的分子结构。力学拉伸性能测试表明加入LDI-PEUU后,复合纳米纤维的力学强度与纯SF纤维膜相比拉伸伸长率提高200%。而短期降解实验表明通过调控材料的复合比改变纳米纤维的降解速率。通过细胞增殖实验证明了复合的纳米纤维膜显示出更高的细胞增殖特性和细胞活性。2.为了探究不同微观结构对微纳纤维力学性能、降解性能以及细胞增殖特性等性能的影响,利用静电纺丝技术制备了具有多层次微纳结构的复合纳米纤维(OSS)。扫描电镜(SEM)显示,OSS的纤维形貌不明显,由纤维和膜类形貌共同构成。干湿态力学拉伸测试表明,OSS的干湿态力学性能差异较大,但是从体外降解实验结果来看,OSS在降解过程中的力学稳定性更好,丝素蛋白纤维层与可降解聚氨酯纤维层的逐层叠加提高了复合纤维在降解过程中纤维的稳定性。3.为了改善不同微观形貌的微纳结构丝素蛋白复合支架的稳定性,利用天然交联剂京尼平对支架进行交联,并对支架的性能进行评价。SEM结果证实,交联后微纳纤维的纤维形貌更加明显。FTIR和XRD证明了交联后支架的构象发生改变,SF发生了?-折叠构象转换现象。纳米纤维的化学修饰明显促进了复合纳米纤维膜对人脐静脉内皮细胞(HUVECs)细胞的表达能力,改善了材料本身的血液相容性,同时整个化学接枝过程明显改变了多层结构复合纳米纤维的原始形貌,纤维形貌更加明显,且化学修饰后的纤维膜的机械耐受性能也无明显改变。这为支架在组织工程中的应用提供了可能。