羟基磷灰石（HAp）作为常见的骨组织工程材料,具有优良的生物相容性。报道显示,其对间充质干细胞（MSCs）向成骨方向分化有明显的调控作用。对HAp调节干细胞分化的研究主要聚焦于向培养容器中添加HAp,分析干细胞分化时的整体变化,所获得的信号来源于群体表达所形成的集体效应,这在一定程度上证明了 HAp对干细胞分化的调控作用。但是,细胞变化过程中产生的外泌体等形成了胞间通讯,会对其他细胞状态产生影响,因此基于群体水平的研究无法避免细胞间通讯对干细胞命运的调控,也就难以在精确控制变量前提下,研究HAp对干细胞命运的调控效果,以及证明HAp对细胞调控作用的普适性。通过传统的单细胞水平研究技术,可以避免这一困难,但是细胞生物学实验是多因素调控的,样本量决定了结论的可靠性,因此大量单细胞水平的干细胞分化研究是必要的。钙离子（Ca2+）作为细胞命运调控的重要离子,除了调控成骨分化相关研究,其对其他干细胞具有的调节作用逐步获得关注。HAp富含钙、磷元素,纳米HAp还具有较高的生物活性。因此,拓展HAp纳米生物材料在干细胞命运调控上的应用,是讨论干细胞分化调控机制,开发干细胞治疗相关材料的重要内容。本文主要进行了以下研究:（1）水热法制备了 HAp纳米棒,首先在细胞群体水平上,研究了 HAp纳米棒对人脂肪间充质干细胞（hADSCs）向成骨分化的调控作用,并证明了其成骨促进效果;进一步在单细胞水平上,基于高通量微流控芯片在单细胞水平上实时检测分泌蛋白的方法,合作设计了针对HAp纳米棒调控hADSCs成骨分化的培养和检测芯片,证明了 HAp纳米棒对hADSCs成骨分化的增强作用。对比发现,即使在单细胞水平上,细胞之间的相互影响受到限制时,根据数千个平行实验的统计分析,HAp纳米棒对hADSCs的成骨分化仍具有启动和促进效果。（2）通过一步法水热反应合成了直径相似、长度不同的一维（1D）HAp纳米材料,借助X射线衍射（XRD）、红外光谱（IR）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等测试手段,验证了所得到的一系列HAp纳米材料结晶性良好,是典型的HAp结构;表面基团一致,有丰富的羟基和磷酸根基团;形貌均匀、分散性良好,完全满足细胞生物学实验要求。利用不同形貌的1D HAp纳米材料研究其对小鼠神经干细胞（mNSCs）命运的调节作用,研究表明,不同形貌的1D HAp都具有促进mNSCs向神经元分化,抑制向星形胶质细胞分化的作用,但对mNSCs分化的影响强弱不同。表现为HAp长纳米线对mNSCs的命运仅有较弱调控作用,而HAp短纳米棒、长纳米棒和短纳米线对mNSCs的命运有较强调控作用。分析认为可能是由于HAp短纳米棒、长纳米棒和短纳米线都能被细胞完全或部分内吞,有利于离子释放以及离子诱导效应,而长纳米线则不能。同时,长纳米线也阻碍了纳米材料的分散和二维表面的细胞粘附。并且HAp短纳米线的长度与细胞突触相近,这有利于引导细胞轴突的生长和延伸,表现出最强的促神经元分化特性。因此Ca2+和纳米形貌引起的机械信号的协同作用是导致HAp短纳米线可以在短时间内强烈加速mNSCs向神经元分化的原因。综上所述,本文通过水热反应一步法制备了不同形貌HAp纳米材料,结合微流控单细胞芯片,探究了单细胞水平HAp纳米棒对hADSCs命运的调控,以及1D HAp纳米材料对mNSCs命运的调控效果,将HAp的应用范围从骨组织工程扩展至神经组织工程。