细胞的粘附和迁移细胞生物学领域的研究前沿热点。细胞通过调节黏着斑的组装和细胞骨架的重排组织细胞粘附和迁移，以适应外界环境。细胞-基底相互作用对黏着斑和细胞骨架的构建有重要影响。前人的研究表明，改变生物界面的性质，如表面化学性质、基底硬度、拓扑结构等，可以增强或减弱细胞-基底相互作用，从调控细胞的粘附与迁移。本论文的研究目的是探索生物界面的微纳结构设计对细胞粘附和迁移行为的影响，通过构筑三维微纳结构、二维微纳结构和动态微纳结构，调控表面拓扑结构对单细胞及聚集细胞球的细胞-基底相互作用。主要研究内容如下:　　(1)通过乳胶颗粒的自组装制备了具有亚细胞尺度拓扑结构的蛋白石膜，用于调控细胞球的浸润行为。相比于平面基底，亚细胞尺度的拓扑结构表面细胞球的浸润受到抑制，其抑制效果随着粒径增加而增强。这是由于亚细胞尺度的拓扑结构造成了细胞和基底之间的不连续粘附，不利于细胞黏着斑和应力纤维的形成，从而抑制前缘细胞的粘附和迁移，最终阻碍了细胞球的浸润。这一研究证明了通过表面三维拓扑结构的设计可以调控细胞球的浸润行为。　　(2)通过微接触打印法制备了一种具有非连续蛋白图案的生物界面，用来调控细胞球的浸润行为。增大蛋白图案的间隙，可减慢细胞球的浸润速度，当间隙超过10μm时，细胞球的浸润被完全抑制，细胞球在基底上粘附但不铺展。该方法对多种细胞具有普适性。这一研究表明通过二维拓扑结构的设计可以调控组织的浸润行为。　　(3)通过制备一种可以同时调控表面疏水性和拓扑结构的热响应性水凝胶薄膜，实现乳腺癌细胞的高效捕获与无损释放。在37℃时，水凝胶的疏水表面通过疏水蛋白粘附特异性抗体，实现对靶向癌细胞的识别，而表面褶皱结构则为癌细胞的丝状伪足提供了更多的接触位点。在25℃下，水凝胶表面疏水性和褶皱的消失使疏水蛋白脱附，从而释放被捕获的癌细胞。这一研究表明生物界面拓扑结构与表面化学性质的协同作用可以调控细胞的特异性粘附。