组织工程支架是组织工程研究领域的一个重要方面，其中，如何构建结构上更合理更适用的支架以及如何提高支架的生物相容性是一直以来相关领域中研究的热点和难点。近年来，具有三维结构的纳米纤维支架因其更接近天然的细胞生长微环境而逐渐地受到越来越多的关注。而在用于制备纳米纤维支架的生物材料方面，也进行了诸多的尝试，以便制备出具有更高生物相容性的支架。碳元素是组成生物体的基本元素，具有相对稳定的物理特性以及良好生物相容性。碳纳米管作为一种纳米尺度的新型炭材料，由于其独特的导电性、极高的机械强度、储氢能力、吸附能力等等特性，在生物学领域的研究及应用已经吸引了越来越多的关注。本课题选用碳纳米管作为支架单一成分或者复合成分，采用直接化学沉积法制备单壁碳纳米管无纺膜，采用溶剂共沉淀方法和高压静电纺丝方法制备多壁碳纳米管／聚氨酯复合材料的纳米纤维无纺膜，采用激光蚀刻纳微米图形模版制备具有规则纳微米沟槽图案的聚氨酯薄膜。其中前两种支架均是由纳米级纤维无规交错排列形成的具有三维结构的纳米纤维支架。另外选择在促进组织修复和再生中起重要作用的成纤维细胞株作为实验细胞，研究了拓扑结构及化学成分对细胞生长行为的影响。主要研究内容包括：通过光镜及扫描电子显微镜对材料进行表征并观察细胞在支架上生长的形态；通过MTS试剂盒检测细胞的黏附和增殖情况；荧光显微镜观察细胞骨架发育情况，探讨了微观纳米拓扑结构对细胞生长、迁移、骨架发育的影响；通过蛋白总量检测试剂盒、电泳、质谱等分析了细胞分泌蛋白情况。此外，我们还探讨了规则纳微米沟槽图案对细胞行为的影响。实验结果表明，含碳纳米管成分的纳米纤维支架为细胞提供了十分接近天然细胞外基质的人造微环境，能够促进细胞粘附和增殖，而且随着时间的增加这种促进作用更为显著，这可能与纳米结构以及碳的高蛋白吸附能力有关；在骨架发育及形态观察方面，可以发现在支架上生长的细胞骨架发育良好，复合材料支架上的细胞能够伸展出较长的突触，并且出现细胞聚集成片的现象；另外，含碳纳米管的纤维支架还有利于细胞蛋白的分泌，如胶原蛋白，从而有利于细胞外基质的重建，为细胞提供更“友好”的生存环境。通过本课题，我们系统地研究和探讨了碳纳米管成分及纳米拓扑结构对细胞形态、生长及功能的影响。结果显示，组织工程支架的拓扑结构及生物材料的化学成分均对细胞的生长及功能产生影响。其中，纳米纤维拓扑结构比微米及平面结构更有利于细胞生长，而碳纳米管的加入显著增加了支架的生物相容性。