基于干细胞的组织工程学（Stem cell-based tissue engineering, STE）技术的快速发展，为治疗严重骨缺损患者提供了新的思路。但是，由于现有的支架系统缺乏仿生设计，成骨诱导活性有限，一定程度上阻碍了STE技术的临床转化应用。针对该问题，本课题选用具有高比表面积和高孔隙率的静电纺丝纳米纤维做为基底材料，利用多巴胺技术，不断改进材料表面设计，最终在纤维支架材料表面构建了能够模拟骨组织ECM理化性能的体外成骨分化微环境，并从材料的细胞相容性、细胞毒性和体内外成骨活性等方面对该支架材料进行了系统评价。　　本研究主要内容包括：⑴通过静电纺丝技术，将可降解的PCL高分子材料制备成取向纳米纤维（A-PCL），模拟骨组织 ECM中具有取向特性的胶原蛋白纳米纤维。在证实取向纳米PCL纤维具有更好成骨活性的基础上，利用多巴胺表面改性技术，将BFP-1成骨多肽共价接枝到取向纤维表面，构建了 BFP-1功能化修饰的纳米纤维支架材料。细胞实验结果发现，通过 PDA固定在纤维表面的 BFP-1能够继续保留其原有的生物学活性，不仅可以改善纤维表面的细胞相容性，还能提高材料的成骨活性。更重要的是，将BFP-1多肽与取向纳米纤维结合，能够产生协同效应，进一步提高 hBMMSCs的体外成骨分化效率。但是，由于该纤维支架中缺乏钙、磷无机成分，不能模拟天然纳米胶原纤维内矿化特点，材料设计有待进一步改进。⑵针对BFP-1功能化修饰的纳米纤维支架材料设计存在的缺陷，本课题利用PDA对钙离子的鳌合作用，以PDA为模板制备合成了一种钙磷比、结晶度与骨组织中天然纳米羟基磷灰石更接近的仿生纳米羟基磷灰石材料（tHA）。通过静电纺丝技术，将10 w.t％tHA粉末导入PCL纳米纤维能够赋予纤维材料最佳的细胞相容性和成骨活性。⑶利用tHA材料中的PDA成分，通过化学共价接枝，进一步在其表面加载BFP-1多肽，合成了BFP-1功能化修饰的磷灰石材料（tHA/pep），并将该功能化磷灰石材料通过静电纺丝技术导入PCL取向纳米纤维，在纤维材料表面成功构建体外成骨分化微环境（A-PCL-tHA/pep）。由于材料表面能够对hBMMSCs细胞提供BFP-1多肽、钙磷成分和取向纳米纤维三重信号刺激，可能分别从BMP/Smad通路、钙离子依赖通路和整合素依赖通路刺激干细胞向成骨方向分化，故与对照组相比，A-PCL-tHA/pep支架材料在体外细胞实验中表现出极佳的成骨诱导活性。此外，体内研究结果显示，BFP-1功能化修饰的纳米磷灰石与取向纤维结合制备的骨诱导仿生纤维膜能够协同刺激并引导缺损区新生骨组织再生修复。并且 A-PCL-tHA/pep组新生骨组织的力学特征具有明显的各向异性特点，符合天然骨组织的表面力学特征。因此，仿生设计的 A-PCL-tHA/pep纤维支架材料在骨组织工程和骨再生医学领域具有巨大的应用潜力。