静电纺丝作为一种纳米纤维支架的仿生构建方法,已在组织工程和再生医学领域中得到越来越多的应用和关注。但是,静电纺支架的主要问题是密集排列的纳米纤维之间的空隙很小,阻碍了细胞的长入和三维(3D)组织的形成。为了解决这一问题,近年来已发展了许多用于扩大静电纺纳米纤维支架孔尺寸的制备方法。但这些方法都有各自的局限。本研究正是基于此,通过接收装置控制纳米纤维的沉积,形成各种具有图案结构的纳米纤维膜。然后通过层层叠加相同图案的纤维膜,制备出具有纳米纤维形貌的3D大孔支架,从而为静电纺纤维支架的细胞浸润问题提供一种新颖的解决方法。本文首次采用绝缘模板静电纺制备出各种图案化纳米纤维。研究发现,静电纺纳米纤维可以复制各种绝缘模板的拓扑结构。为了探究图案化纳米纤维的机理,我们系统地研究了不导电模板表面的拓扑结构,尤其是凸起部分对于纳米纤维沉积的影响。实验和电场模拟的结果表明,绝缘物质在强电场下可以被极化,并改变原有电场的分布。当绝缘模板具有合适的孔径或足够的厚度时,其表面的拓扑结构是影响静电纺纤维选择性沉积和形成图案结构的主要影响因素。另外,也研究了影响纳米纤维图案结构清晰度的参数。本研究拓宽了关于静电纺图案化纤维机理的理解,并可以通过设计具有特定和复杂图案的不导电模板,很容易制备出各种图案化纤维膜。该方法在很多领域尤其是组织工程支架方面具有潜在的应用。静电纺制备具有大孔图案的明胶(Gt)/聚己内酯(PCL)纳米纤维膜,然后将具有相同图案结构的大孔纤维膜层层叠加至一定的厚度,构建出3D大孔支架。同时,无纺布纤维膜也被层层叠加至相同的厚度,作为对照组。本文主要探究了纤维支架的大孔结构对于细胞长入支架内部的影响。扫描电子显微镜(SEM)观察发现,3D大孔支架呈大孔结构,即层层叠加后仍然保持了大孔纤维膜的大孔结构；大孔结构中孔洞部分的纤维分布较稀疏,孔壁部分纤维分布较密集。孔隙率分析结果发现,大孔支架的孔隙率要大于无纺布支架的孔隙率,且两者支架有显著性差异。另外,两种支架的溶胀性基本相同。力学测试结果表明,由于大孔结构的引入,大孔支架的力学性能相对于无纺布支架有所降低。SEM观察猪软骨细胞在大孔支架及无纺布支架上的细胞形貌,发现细胞长入了大孔支架。采用CCK-8法测软骨细胞的增殖情况。对支架和细胞的复合物在垂直方向切片,扫描电子显微镜(SEM)观察切片发现,软骨长入了3D大孔支架内部；对切片免疫荧光染色,荧光显微镜观察发现,细胞大规模迁移和长入3D大孔支架内部,并且在支架内部连成一片。而对于无纺布支架,大部分细胞只是在其表面生长,只有零星的细胞渗透进支架内部。同时,细胞长入大孔支架的深度也远远高于无纺布支架。这些结果表明,3D大孔支架相对无纺布支架更有利于软骨细胞的长入,即纤维支架上的大孔结构更有利于细胞的迁移和长入支架内部。综上,本研究发展了一种基于绝缘模板形成各种图案的纳米纤维结构的新方法；基于电纺明胶-聚己内酯复合纳米纤维的图案化结构构建的三维大孔纳米纤维基支架具有良好的理化特性及生物相容性；通过层层叠加的方式构建的大孔3D纳米纤维支架有利于软骨细胞的浸润长入,有望作为软骨组织工程支架应用于大面积软骨缺损修复等领域。