静电纺丝纳米纤维比表面积大、长径比大、支架孔隙率高,其中高度取向的纳米纤维具有特殊的生物学、电气、光学和机械性能,在组织工程领域中有着巨大的应用潜力。三维纳米纤维更接近天然细胞外基质,不仅可以提供细胞粘附和生长模板,也可以促进营养物和代谢物的运输。然而,传统静电纺丝装置制备的纳米纤维的取向度不高、厚度不大,装置接收效率有待提高。仿生骨结构支架模仿天然骨组织的孔径和孔隙率,不仅可以提供更接近的力学性能,更能促进骨组织的修复,在骨组织工程中得到了广泛的研究。而利用静电纺丝制备的有序纳米纤维模拟骨单元中胶原纤维,以此得到仿生骨单元结构支架的研究少有报道。本研究首先设计了一种纳米纤维取向和厚度可控的静电纺丝新型装置,主要利用两平行滑杆和滚筒作为接收器,在滑杆上外加一个曲柄滑块机构作为擦除装置,使得纺丝时的电场稳定,此装置具有可在低转速下得到大面积高度取向的纳米纤维和高接收效率的优点。针对此新型装置,探究了其在不同平行滑杆间距、不同滚筒转速、不同接收距离下接收到纳米纤维的取向度,同时也探究了此新型装置与传统滚筒的接收效率。结果显示:在两滑杆间距为7.5cm时纤维取向最好;随着滚筒转速的升高纤维取向度更高,并且在550r/min的低转速下就可以成功得到高度取向的纳米纤维;在接收距离为17cm时纤维取向最好;相同时间内新型装置比传统滚筒接受的纤维厚度更大,说明新型装置接收效率更高。随后针对骨单元层板结构特点设计了不同纤维取向排列角度和直径的仿生骨单元结构,利用ANSYS有限元分析软件对仿生结构进行了模拟分析,并结合实际实验研究了拉伸、压缩、剪切等力学性能。静态拉伸、压缩模拟结果显示,层板中竖直（沿骨单元轴向）纤维对骨单元抗拉、抗压起着重要作用,随着仿生骨单元中各层纤维角度越集中,其应力分布越均匀,可以避免应力集中。仿生骨单元中各层纤维的角度趋近仿生骨单元轴向时,其断裂伸长率越小,弹性模量与压缩模量越大。剪切模拟分析结果表明,随着各层纤维角度趋近仿生骨单元轴向时,其剪切模量先增大再减小,在五层骨板及纤维排列角度为40°-65°-90°-115°-140°组剪切模量最大。动态变载荷拉伸/压缩模拟分析结果表明,40°-65°-90°-115°-140°组表现出最好的稳定性和回弹性,随着各层纤维角度继续趋近仿生骨单元轴向,其稳定性与回弹性表现越差。多种模拟结果显示,随着纤维直径的增加,仿生骨单元的弹性模量、压缩模量及剪切模量也相应的增大。为验证模拟分析结果的可靠性,设计了四组PCL仿生骨单元支架并比较它们的实际试验结果与模拟结果。实际拉伸试验结果显示,无序组、四层骨板及纤维排列角度为135°-90°-45°-0°组、五层骨板及纤维排列角度为135°-90°-60°-30°-0°组、以及六层骨板及纤维排列角度为135°-90°-80°-65°-40°-0°组的弹性模量依次增大,极限抗张力强度也依次增大,断裂伸长率依次减小。实际循环拉伸试验结果显示,135°-90°-45°-0°组、135°-90°-60°-30°-0°组、135°-90°-80°-65°-40°-0°组的稳定性和回弹性逐渐减弱,但都强于无序组的稳定性和回弹性。两项实际试验结果与相应的模拟结果一致,证实了模拟结果的可靠性。最后根据模拟分析结果,利用设计的静电纺丝装置,制备了基于PCL/HA/Gel MA的仿生骨单元结构支架,研究了其理化性能,验证了其生物相容性及成骨分化性能。理化性能结果表明,成功制备出了PCL/HA/Gel MA的仿生骨单元结构支架,羟基磷灰石成功分散到纤维中,Gel MA和HA的加入极大地提高了复合支架的亲水性。不同纤维角度的仿生骨单元支架表现出显著性的力学差异,其中静态拉伸过程中90°有序的仿生骨单元支架表现出最好的力学强度和最低的断裂伸长率,40°-65°-90°-115°-140°仿生骨单元支架的力学强度和断裂伸长率介于无序仿生骨单元支架与90°有序的仿生骨单元支架之间。在动态拉伸过程中40°-65°-90°-115°-140°仿生骨单元支架表现出最好的弹性性能,而且在利用AFM测支架表面粘附力的测试中40°-65°-90°-115°-140°仿生骨单元支架也表现出最大的粘附力,40°-65°-90°-115°-140°仿生骨单元支架最能适应多种类型的力学环境。生物学结果表明,PCL/HA/Gel MA的仿生骨单元结构支架的生物相容性良好,小鼠骨髓间充质干细胞在有序仿生骨单元结构支架上生长、增殖得更好以及成骨分化效果更显著。