肌肉移植是有效修复大面积肌肉缺损的手段,但由于可利用的肌肉来源有限,供区损伤较大,以及异体移植供体来源和免疫排斥等问题,使其应用受到限制。随着组织工程的发展,尤其是骨骼肌组织工程在肌肉组织再生和功能重建方面的进展,为解决骨骼肌组织缺损和功能丧失等问题带来了希望。本文构建了一种带血管网酶交联水凝胶与EVOH电纺基底膜叠加组装的复合肌组织工程支架,通过体外灌流-拉伸动态培养,实现了肌细胞定向排列和向肌小管体外分化的过程,为仿生血管网的参数优化提供理论参考和实验依据。本文主要工作及成果如下:首先,以仿生设计思路为指导,通过分形模型的理论计算,提出了一种多级多尺寸的仿生血管网结构。通过分布函数计算出该血管网的分形维数为2.99,证明设计模型符合体内微小血管的功能要求,形成结构与功能相适应的生物学概念。通过CFD流体分析,将血管网模型与DAVID体外模型灌流的压力-流速曲线进行对比,结果表明流速误差小于5%,证实流体分析方法的有效性。其次,研究仿生血管网的微制造工艺,通过SLA光固化成型法和翻模制造方法,制备TG酶交联水凝胶作为基质材料的仿生血管网。研究制造仿生血管网的成型精度、降解速度和生物相容性等性能,结果证明基质材料成型精度高,可以长时间维持微流道结构,在流体和重力等因素作用下,微流道截面形状逐渐由矩形转变成更接近体内实际结构的圆形,且细胞毒性低,生物相容性好。通过CFD流体分析,确定1ml/min的流速作为体外培养的灌流参数。第三,通过多细胞共培养技术,研究了酶交联水凝胶材料的生物相容性,证实肌细胞,内皮细胞和成纤维细胞共培养时,可以在基质材料内呈现良好的增殖趋势。在仿生血管网内种植HUVEC-GFP细胞,灌流培养后,通过对细胞进行细胞形态学和增值动力学检测,研究了血管网参数对内皮化的影响。结果证明,500μm内的仿生血管网中,血管直径越小对形成内皮化越为有利,而分叉角则对细胞的生长和代谢影响不大。第四,根据体内肌肉结构,设计了血管网-基质-筋膜层的叠加式复合肌组织工程支架。通过电纺技术制备EVOH纳米纤维膜,模拟体内筋膜层,并与带血管网水凝胶组装构建复合支架。研究了纳米纤维筋膜层的制备工艺参数和支架组装工艺,叠加式支架的灌流和力学性能,为体外动态培养提供了可拉伸的肌组织工程支架模型。同时还研究了筋膜层基底膜的生物相容性和抑菌作用等生物性能,证实该支架具有良好的生物相容性,同时具有广谱抗菌作用,为多因素体外动态培养提供了有利条件。第五,设计带密封腔室的生物反应器,搭建了体外灌流-拉伸动态培养平台。该平台提供了一种密封腔室的力学拉伸试验系统,并且准确控制软组织的拉伸量。此外,该系统能够实现分别对腔室和血管网进行灌流,模拟体内血液的流动和营养供给,为细胞的增殖,延长和分化提供研究基础。第六,在体外灌流-拉伸动态培养系统上,对带血管网的肌组织工程支架进行体外动态培养。提出了一种肌组织工程体外动态培养评价方法,研究了血管网结构参数对肌细胞定向排列和分化的影响。结果证明仿生血管网能有效促进肌细胞实现定向排列和分化,并且证实了本文仿生血管网内培养液的渗透距离大约为300μm。