微图案是自然界有趣的产物,充斥在自然界的各种微纳级有序阵列结构,赋予了生命体独特的生物功能性。微图案技术受自然界启发,通过向自然学习,精确设计材料表面纳米级或微米级拓扑结构,可将所研究的细胞规约在限定的空间位置上,并促进细胞排列而呈现特定功能。这些人工制备的微纳结构可赋予生物材料优异的机械性能和许多独特的仿生功能,成为了当前生物材料和组织工程领域的一个核心的研究课题和方向。微图案技术的发展为研究细胞对生长微环境的响应机制提供了有效的结构模板,也为精确控制细胞行为提供了一种有效的实验方法。本论文结合光刻微图案技术、微球自组装技术、电化学沉积技术和高温煅烧技术,在钛基底表面构筑了具有多级有序多孔结构的羟基磷灰石(HAp)微图案涂层。定性分析了牛血清白蛋白(Bovine Serum Albumin,BSA)在微图案表面的吸附情况。深入研究了前成骨细胞(MC3T3-E1)在微图案表面的粘附形态、粘附区域、增殖和定向迁移行为,探讨了材料微观多级结构与其生物性能的内在联系及关键影响因素,为材料在基础细胞生物学、组织工程、生物传感器等领域的应用提供重要的科学依据和技术支持。主要研究结果如下:(1)提出一种易于制造具有复杂多级微图案结构的生物材料方法,在钛金属基底上可控构筑了具有高度有序多孔结构的HAp微图案涂层。利用微球界面涂覆技术实现了大尺寸微球(10 μm、50 μm)有序结构的构筑,并通过控制微球的尺寸对HAp微图案中精细微观结构进行有效调控。(2)系统考察了制备过程中各个步骤对样品形貌、化学组分和晶体结构的影响,研究了 HAp微图案的高度有序多级微观结构成功构筑的关键因素。灵活利用高温(600℃)煅烧处理手段将光刻胶/微球模板去除的同时,诱导OCP微图案转化为HAp微图案。(3)体外蛋白质吸附实验结果表明,BSA可优先吸附在HAp微区中,形成与基底形状一致的BSA微图案。所制备微图案样品的带状HAp晶体结构可控制BSA的早期(0～7天)吸附行为,而样品M10/HAp和M50/HAp具有的多级精细微观结构能将BSA固定在HAp微区域中长达21天,多级微观结构的构筑可显著增强对蛋白质吸附行为的控制和束缚作用。(4)体外细胞培养实验结果表明,制备的HAp微图案样品能有效促进细胞增殖,具有良好的细胞相容性。HAp微图案促使细胞在粘附初期沿着条纹方向伸长生长。样品多级有序多孔结构的构筑可显著增强对细胞伸长生长和取向度的长时间引导和控制作用,细胞在样品M50/HAp表面可保持高取向度和拉伸倍数长达21天。(5)伤口愈合模型实验结果表明,HAp条纹状微图案可促进细胞沿着条纹方向做定向迁移;HAp微区域中构筑的有序多孔精细结构可增强对细胞定向迁移行为引导和控制作用,细胞在M50/HAp样品上定向迁移速率达到500μm/d,是Ti基底的四倍多,3天就能完成伤口模型的愈合。