椎间盘突出术后复发与纤维环破损及无法有效修复密切相关。组织工程技术可望有效修复纤维环,理想的组织工程移植物不但能够功能性替换受损的纤维环组织而且能够促进组织再生并恢复其应有的生物学功能。如何根据纤维环特殊结构进行组织工程支架的构建是制备修复材料的基础。这些支架可以模拟体内结构提供人造的细胞外基质环境并为组织再生提供一个三维模板。静电纺丝是目前构建组织工程支架的一种经济而有效的手段。静电纺丝生成的纳米纤维在尺寸上和体内细胞外基质的纤维尺寸相似。纳米或微米级的纤维能够促进细胞增殖和新陈代谢,有助于细胞外基质的分泌。目前静电纺丝已经广泛应用于运动系统组织工程研究领域。通常情况下,人们使用平板收集静电纺丝纤维,从而获得无规纳米纤维支架,具有各向同性的结构和力学特点。然而在人体中承担复杂应力的纤维环组织,因其内部胶原纤维的有序排列而具有明显的各向异性力学特点。为模拟胶原纤维有序排列的结构特点,研究者提出很多方法来获得有序排列的电纺纤维。最常见的方法是使用高速滚轮接收纳米纤维。这种方法制备的取向纳米纤维支架具有各向异性的结构和力学特点,但由于纤维排列过于紧密,有碍细胞长入,限制了其进一步应用。本研究先使用聚左旋乳酸聚己内酯为原料,构建了取向纳米纤维支架,了解该支架的特性和存在的问题。而后使用自行设计的新型半自动静电纺丝设备,构建取向纳米纱／纳米纤维三维复合支架来模拟单层纤维环的结构特点。我们对这种新型支架的结构、力学性能进行观测,对支架内细胞增殖和长入情况进行评估。结果提示该支架具有良好的力学性能和细胞导入能力,可用于纤维环组织工程的进一步研究。第一部分取向纳米纤维组织工程纤维环支架的构建及验证目的：以聚左旋乳酸聚己内酯(P(LLA-CL))为原料,使用静电纺丝技术构建取向纳米纤维支架。观测其结构,测试该支架力学性能,观察细胞在支架上的粘附与增值情况,评估其应用于纤维环组织工程研究的可行性。方法：使用高速滚轴作为收集装置构建取向纳米纤维支架,使用扫描电镜观察其表面结构特点,使用拉伸力学实验机测试其拉伸力学性能。体外接种骨髓间充质干细胞,观察细胞在支架表面增殖和生长情况。使用无规纳米纤维支架作为对照进行对比研究。结果：制备的P(LLA-CL)取向纳米纤维支架中纳米纤维的排列具有良好的方向性,该支架在纤维排列方向上的拉伸力学强度得到明显强化。骨髓间充质干细胞可在支架表面增殖,细胞可沿纳米纤维方向拉伸并定向排列。结论：取向纳米纤维支架的力学强度在纳米纤维排列方向上得到了增强,具有和单层纤维环板层相似的各向异性结构和力学特点,并能够诱导细胞沿纤维方向定向排列,可作为纤维环组织工程研究的备选支架。第二部分新型取向纳米纱/纳米纤维组织工程纤维环三维支架的构建及验证目的：模拟椎间盘纤维环细胞外基质的组织结构特点,使用改进的新型半自动静电纺丝设备,构建由取向纳米纱和无规纳米纤维构成的复合三维支架,观察该支架的结构和力学特点,观察支架与细胞之间的相互作用,评估其应用于纤维环组织工程研究中的价值。方法：使用自行改进的半自动双接收装置静电纺丝设备制备了取向纳米纱／纳米纤维组织工程三维支架(ANYNFS)。使用聚左旋乳酸-聚己内酯共聚物(P(LLA-CL))和丝素蛋白(SF)为原料进行支架构建,使用同种原料制备无规纳米纤维支架(RNFS)和取向纳米纤维支架(ANFS)进行对比研究。使用扫描电镜观察支架的表观特征；使用透射电镜观察支架内部结构；使用材料力学性能显微测试系统对支架进行单轴拉伸力学测试。将大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)种植于支架表面,使用扫描电镜和共聚焦显微镜观察细胞的粘附、增殖情况。使用双链DNA检测试剂盒检测细胞在三种支架上的增殖速率；使用组织切片对支架内细胞长入情况进行分析。结果：使用新型电纺设备构建的ANYNFS由取向排列的纳米纱和无规分布的纳米纤维构成,具有三维空间结构。与RNFS和ANFS相比,该支架具有更大的孔径和更高的孔隙率。拉伸力学结果显示,ANYNFS的力学强度在平行于取向纳米纱排列的方向上得到了明显的增强,具有各向异性的力学特点。双链DNA检测试剂盒检测发现大鼠BMSCs在ANYNFS中增殖速率要明显高于RNFS和ANFS,即ANYNFS更有利于细胞增殖。扫描电镜和共聚焦显微镜观察发现：细胞在RNFS表面随机分布,在ANFS表面沿着取向纳米纤维方向定向拉伸并有序排列,在ANYNFS中,部分细胞沿着纳米纱拉伸并有序排列,部分细胞随机排列。组织切片观察发现,细胞可长入ANYNFS内部。而在RNFS和ANFS中,细胞仅能在支架表面二维生长,无法长入支架内部。结论：本实验构建的新型三维SF/P(LLA-CL)取向纳米纱/纳米纤维复合支架比无规纳米纤维支架和取向纳米纤维支架有更大的孔径和更高的孔隙率。该支架能够促进细胞的增殖,引导细胞有序排列。该支架的力学强度在平行于纳米纱方向得到了增强,有良好的力学性能和各向异性的力学特点,能够模拟单层纤维环的细胞外基质的结构并具有相似的力学性能。该支架具有良好的三维结构,有利于细胞长入支架内部,达到三维培养细胞的效果。该支架在保证力学强度的同时提供了较高的孔隙率,非常适合纤维环缺损修复与再生的组织工程研究。