心血管疾病严重威胁现代人的健康,目前,将组织工程治疗方法引入到心血管疾病的治疗中被认为是最有前景的方案之一。组织工程（Tissue engineering）支架材料的首选是天然高分子材料,其中纤维素是一种具有晶体结构的多糖,是地球上含量最丰富的天然高分子,且具有可再生、生物可降解及优异的生物相容性等特点,在组织工程领域中具有广阔的应用前景。由2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基（TEMPO）氧化制备而成的纳米纤维素（TEMPO-oxidized cellulose nanofibril,TOCN）,由于其表面的醇羟基被氧化为羧基,表现为较强的负电性。本文制备了不同羧基含量的纳米纤维素水凝胶并就其结构和抗凝血性能进行了研究,深入探究了在心血管组织工程的应用。此外,进一步将聚吡咯（PPy）或磺化碳纳米管（SCNT）与纳米纤维素进行复合制备成导电水凝胶,构建出性能优异的心肌组织工程支架。具体的工作内容如下:（1）通过TEMPO表面催化氧化法制备出纳米纤维素分散液,控制加入的次氯酸钠含量来控制纤维素表面的羧基含量得到不同羧基含量的分散液,将分散液加入到模具中,制备成纳米纤维素凝胶。水凝胶的红外分析和Zata电位分析表明,随着次氯酸钠含量的增加,羧基含量逐渐增加且电负性逐渐增强。抗凝血性能分析表明纳米纤维素水凝胶的抗凝性能较好,蛋白质吸附量低,抑制血小板的粘附,溶血率低,随着羧基含量的增加,复钙时间也相应延长。不同羧基含量的纳米纤维素基本没有细胞毒性,细胞经过处理后未发生畸变、死亡等不良反应,细胞相容性较好。TOCN水凝胶由于具有多孔的三维网状结构且表面带负电荷,能与血液中表面含有负电荷的红细胞和蛋白质相互排斥,不易导致凝血现象的发生,表现出良好的血液相容性。基于其抗凝血方面的优异性能,在血管组织工程领域的巨大应用前景,本章制备了不同口径的凝胶血管,显示出了较好的机械缝合性和血液流通性,为抗凝血管材料的制备提供有效的途径。（2）将具有抗凝性能的TOCN用铁离子交联并和吡咯单体进行气相聚合,得到原位聚合的聚吡咯-纤维素复合水凝胶支架,复合凝胶的机械性能和电导率均与天然心肌组织性能相匹配,TOCN-PPy复合凝胶无细胞毒性,生物相容性较好,且在凝胶上进行细胞培养,心肌细胞特异性蛋白能够很好的在细胞核周围表达,说明具有导电性能的TOCN-PPy复合水凝胶能够在一定程度上促进心肌特异性蛋白的表达,表明复合水凝胶在心肌组织工程支架领域有广阔的应用前景。（3）在上一章的思路基础上,为了进一步探究导电性更优异的材料对心肌细胞的影响,将磺化碳纳米管代替聚吡咯作为导电填料,设计了拥有优良导电性能的电活性支架。磺化碳纳米管和纳米纤维素之间能够相互交织成网络结构,并均匀分散在网络结构中,可以显著提高纳米纤维素复合凝胶的机械性能和导电性能。加入1 wt%的SCNT,复合凝胶显示出优异的心肌细胞增殖和蛋白表达效果,但过高导电性(＞10-2S·cm-1)对细胞增殖有负面影响。复合导电水凝胶无细胞毒性,生物相容性较好。且相对于TOCN-PPy导电水凝胶来说,TOCN-SCNT的cx-43蛋白的表达更多,说明TOCN-SCNT对cx-43蛋白的分泌具有积极影响,表明TOCN-SCNT导电水凝胶在某种程度上能够促进特异性蛋白的表达,是一种极有潜力的心肌组织工程支架材料。