众所周知,精确控制生物分子的分布和功能在组织工程和再生医学中占有非常重要的地位。近些年来出现的微图案化技术提供了一种通过精确控制材料化学组成和微观结构进而调控生物分子分布和功能的方法,但是目前所用的微图案化基底往往是惰性的或生物相容性不好的材料如PDMS或硅片等,在一定程度上限制了微图案化技术在调控生物分子分布和功能方面的应用。静电纺丝由于操作简便,可连续生产,且制备的纳米纤维具有比表面积大、能模拟天然细胞外基质结构等优点而被广泛的应用到组织工程和再生医学领域。本课题组早前的工作利用琼脂水凝胶印章实现了PLLA电纺纳米纤维的微图案化,但是该方法所制备的图案化材料尚未研究其应用。鉴于此,本工作进一步结合琼脂水凝胶印章和先进静电纺丝方法制备了图案化的掺银PLLA纳米纤维、PET/PLLA并列纤维以及中空PLLA纤维,并研究了这三类材料如何精确控制细菌、细胞和蛋白分子分布及功能。具体研究内容如下:首先,为了控制细菌的区域分布,我们在PLLA纳米纤维中掺杂了银纳米粒子,将收集到的纤维膜用琼脂水凝胶印章微图案化后,刻蚀部分基底为玻璃,未刻蚀部分基底是掺银PLLA纳米纤维,由此构建了组分不同的微图案化区域。以大肠杆菌为例进行了细菌的接种,结果表明在刻蚀部分细菌生长良好,几乎未出现死细菌,而未刻蚀部分死细菌数目随纳米纤维中银掺杂量的增加而增加,说明我们可以通过控制掺银PLLA纳米纤维的图案来控制细菌的活死分布。其次,为了控制细胞的选择性分布,我们利用了并列电纺制备了PET/PLLA并列纤维,将收集到的并列纤维用琼脂水凝胶印章进行处理,由于三氟乙醇只能刻蚀PLLA而不能刻蚀PET,因此被琼脂水凝胶印章接触的区域剩下PET纤维,未接触部分仍为并列纤维,由此构建了PET/PLLA并列纤维和PET纤维的微图案化区域。以小鼠骨髓间充质干细胞为例进行细胞的接种,结果显示小鼠骨髓间充质干细胞总是优先在被刻蚀区域(PET纤维)黏附增殖,表明我们通过控制PET/PLLA并列纤维的图案可以控制细胞的区域分布。最后,为了控制蛋白的吸附和释放,我们利用同轴电纺制备了取向PLLA中空纤维,将收集到的中空纤维用琼脂水凝胶印章微图案化后制备具有特定长度的中空纤维。以BSA为模型蛋白比较了实心和中空纤维吸附蛋白的能力,并研究了不同长度PLLA中空纤维释放BSA蛋白的速率,结果表明PLLA中空纤维吸附蛋白能力更强,而且越长的中空纤维释放蛋白的时间越长,有一定的缓释效果。