生物材料进入生命系统后,细胞会接触材料的表面,并发生相互作用。材料的表面性质对细胞的行为和功能影响很大。借鉴细胞与细胞微环境的相互作用过程,将细胞微环境中的各种物理化学信号引入并整合到材料表面,模仿天然的细胞微环境,对生物材料表面进行仿生设计已成为生物材料表面的重要设计思路。材料的表面化学组成影响着材料的表面性质,如生物活性,亲疏水性以及表面电荷等,并进一步影响细胞的行为如黏附、铺展、迁移、增殖和分化等。除了材料的化学组成,材料的物理性质,如机械性能和拓扑结构等,也会对细胞的行为和功能产生巨大的影响。对材料的表面形貌进行多样化设计,可以保持材料的化学组成不变,这种简单的设计原则最大限度地减少了材料在生物体内的不确定性,为生物材料的安全性提供了 一定的保障。本论文选用了聚（ε-己内酯）（PCL）和聚乳酸乙醇酸共聚物（PLGA）作为原料。材料的具体形式方面,本文选择50μm～200μm微球体系作为研究对象。这主要是因为聚合物微球的形式独特,方便使用,且应用广泛。在50μm～200μm的微球表面构建多样化的拓扑结构,技术难度较大,相关的报道较少。本论文拟在探索一些简单适用的材料制备方法学,在聚合物微球表面构建一些新型的拓扑结构,实现一些新的生物学功能。在本论文中,结合课题组前期的工作,利用高分子溶液结晶学的基本科学原理,探索制备了分散性良好、尺寸均一、且具有特殊拓扑结构的PCL结晶微球。借鉴高分子溶液结晶的影响因素,解决了 PCL微球的粘连问题,极大地改善了PCL微球的分散性。PCL微球均具有不对称的表面形貌,一面粗糙,一面光滑,并可以通过PCL/THF溶液的浓度来调控PCL微粒的尺寸与形貌。甲醇的添加可以改变PCL微球的形貌,促进大量的PCL微米级小球形成,且可以有序地堆积形成大尺寸的PCL微球;PEG的引入会形成一面光滑平整,另一面密集排列了大量的微米级片状结构的PCL微粒;而Pluronic127引入则会在PCL微球的表面构建大量密集的球形凹陷。这些发现均为PCL微粒的结构调控提供了多样化的有效途径。本论文进一步选择了不对称PCL微球,深入考察了不对称PCL微球表面蛋白质吸附以及细胞粘附等生物学行为。不对称PCL微球可以诱导蛋白质的不对称粘附,还可以实现成纤维细胞的不对称粘附。不同种类的细胞在PCL微球上的粘附行为也不相同,成纤维细胞的粘附数量显著多于HepG2细胞。利用分步接种方法,实现了成纤维细胞与内皮细胞在PCL微球两面的不对称粘附,这种非接触式细胞粘附方式对内皮细胞的功能因子PGI2的分泌具有抑制作用。聚合物微球最为传统的制备方法是乳液法。在乳液法制备聚合物微球的经典过程中,本文利用乳液界面不稳定原理在聚合物微球的表面构建大量密集的微结构,制备了大尺寸的具有表面多级微结构的PLGA微球。在结合聚合物材料自身的热变形性能,对PLGA微球进行热处理,得到不同表面形貌的PLGA微球,且同时保持了 PLGA微球的表面化学组成不变。通过表面多巴胺沉积改性,可以有效提高PLGA微球表面微结构的热稳定性。结合PLGA微球表面形貌的热变形现象和多巴胺沉积稳定PLGA微球表面形貌的新发现,本文设计制备了一系列具有不同表面微结构的PLGA微球。最后简单考察了 PLGA微球的表面微结构对细胞行为的影响。PLGA微球表面密集排列的毛刺状微结构可以促进A549细胞的粘附,多巴胺改性后细胞粘附效果更加显著。