组织工程支架的设计和制备是组织工程研究的关键技术,理想的组织工程支架应该具有三维连通的多孔结构、良好的生物相容性、可降解性及足够的力学强度,从而满足种子细胞的粘附、生长、迁移、分化和增殖。用于制备组织工程支架的材料包括天然高分子、合成高分子等有机材料;以及生物陶瓷、生物玻璃等无机材料。胶原蛋白是一种天然高分子,来源广泛并具有优良的生物学性质,如低抗原性、凝血作用、易被人体吸收以及可调节细胞的粘附、增殖等行为。因此,胶原蛋白被广泛用于制备多种形式的生物支架材料,如膜状、管状、海绵状、纳米纤维状生物支架等。这些生物支架已应用于伤口敷料、凝血剂或凝血类器材、蛋白质载体、抗菌药物载体等。静电纺丝法制备的胶原蛋白纳米纤维支架不仅具有适宜的孔隙度,还可以模仿细胞外基质的组成与结构,但其较低的机械性能和快速降解性影响了其应用,需要通过交联和与其它材料复合来改善其力学和降解性能。近年来氧化石墨烯因其出色的力学性能与良好的生物相容性,在生物医学领域受到广泛关注。其与生物材料的复合有利于提高支架材料的机械性能。本论文首先研究了胶原蛋白纺丝的系统参数、过程参数和环境参数对纺丝过程和样品最终形貌的影响;对比了有/无原位交联的胶原蛋白纳米纤维支架在分子结构、吸水性、交联度、溶血率、细胞相容性等方面的差异,探讨了原位交联对支架性能的影响。结果显示,静电电纺过程中系统参数为主要影响因素;环境参数与过程参数中各参数重要程度为:湿度大于电压大于推注速度和接收距离。此外,原位交联处理可能有利于保留更多胶原的三股螺旋结构,但对吸水率、交联度、溶血率和细胞相容性没有显著影响。其次,本论文通过化学修饰,得到了羧基化氧化石墨烯(carbolylated Graphene Oxide,c GO),并通过红外光谱分析(FTIR)和X射线光电子能谱分析(XPS)对c GO进行了表面状态和分子结构的表征,并进一步将c GO与胶原蛋白复合进行静电纺丝和冷冻干燥,研究了不同c GO含量对支架材料的理化性能和生物性能的影响。胶原蛋白/c GO复合纳米纤维支架的红外结果显示,c GO的添加使胶原蛋白的结构出现了轻微的改变。胶原蛋白纳米纤维支架在添加了0.3%的c GO之后,吸水率有所增加,力学性能提高了2.4倍,但添加c GO使胶原蛋白纤维支架的交联度有所下降。冷冻干燥法制备的胶原蛋白多孔支架在添加了0.1%的c GO之后,吸水率显著下降。此外,添加c GO的胶原蛋白纳米纤维支架具有良好的血液相容性,且对细胞无明显毒性作用。最后,c GO不能提高支架的抗酶降解性能。