体外疾病模型的构建是目前生物医药技术发展的趋势。乳腺癌是威胁女性健康的大敌。仿乳腺肿瘤细胞外基质（ECM）模型可以为乳腺癌发生和转移机理探索、药物筛选治疗等提供研究手段。研究表明乳腺肿瘤ECM中I型胶原蛋白大量沉积且胶原纤维取向排列分布。本文基于乳腺肿瘤ECM中I型胶原纤维结构分析,利用剪切应力的方法制备了胶原仿生模型,分析胶原仿生模型的结构及生物力学特点,以及对乳腺癌细胞迁移的规律影响,并初步探讨了模型在药物筛选以及在模拟乳腺癌骨转移过程的应用。具体内容如下:1.乳腺肿瘤ECM中I型胶原含量丰富,体内分析证实胶原纤维呈波形褶皱状有序取向分布。以鼠尾I胶原蛋白原料,利用剪切应力方法制备出非取向和取向两种仿乳腺肿瘤ECM模型。其中取向胶原模型中胶原纤维呈褶皱状致密有序排列,与体内肿瘤ECM中胶原纤维取向结构相同;取向胶原模型表现出更优异的亲水性、湿态下粗糙度较小,原子力显微镜（AFM）表征证实其刚性较大,在结构和生物力学性质上均与体内肿瘤ECM相似,基本满足乳腺癌体外研究需求。2.胶原仿生模型对乳腺癌MDA-MB-231细胞的增殖有促进作用。胶原模型上的取向胶原纤维更利于细胞增殖和粘附。与细胞培养板（TCP）和非取向胶原模型相比,取向胶原模型上癌细胞形貌变化明显,由不规则多边形转变为长梭形,细胞伪足数量减少,并沿胶原纤维取向生长。AFM分析单细胞力学特征发现,取向模型上癌细胞弹性模量和粗糙度均有所降低,细胞表现出更强的“顺应性”。受细胞生理行为变化和取向胶原纤维的接触引导作用,取向胶原模型上细胞沿胶原纤维取向方向定向迁移,其迁移速度明显高于非取向组,达19.52±1.12μm/h。结果表明胶原仿生模型的组成,结构和生物力学性能与体内组织相似,对乳腺癌细胞迁移有明显促进作用,有望用于乳腺癌的体外迁移机制研究。3.以TCP为对照,探讨胶原仿生模型在药物筛选中的应用。在浓度为18.31μg/m L(半抑制浓度IC₅₀)的紫杉醇（PTX）作用下,不同胶原仿生模型上细胞增殖和粘附的抑制效果无明显差别,均低于对照组。胶原仿生模型上细胞周期停滞在G₂/M期的细胞明显高于对照组,但细胞凋亡较对照组略低。与对照组相同,仿生模型上细胞形貌均由不规则多边形转变为圆球状,细胞迁移速率相差较小,均在2.7μm/h左右。结果表明:与对照组相比,在不同的胶原仿生模型上,PTX对乳腺癌细胞的生长、形貌和迁移无明显差异。证明所制备的胶原基质模型满足乳腺癌体外药物研究的基本研究需求。4.构建了与体内骨组织组成和结构高度相似的类骨基质模型。通过乳腺癌MDA-MB-231细胞-前成骨MC-3T3-E1细胞-类骨质模型共培养研究乳腺癌骨转移可能存在的机制。研究发现,骨转移过程中癌细胞铺展状态由平行于类骨质表面变为垂直,细胞形态拉长呈长梭形向类骨质侵蚀;癌细胞增殖迅速,从基质较为稀松处向四周侵袭,表现出强烈的溶骨性;类骨质中胶原蛋白和羟基磷灰石（HAP）迅速减少,胶原纤维断裂,多级有序结构被侵蚀严重。上述研究结果在一定程度上揭示了乳腺癌骨转移的基本过程。本文的新颖之处在于:成功制备了在组成、结构和生物力学性能上均与乳腺肿瘤ECM相似的体外仿乳腺肿瘤ECM模型,并探讨了胶原仿生模型对乳腺癌细胞行为的影响。特别是将其应用于乳腺癌溶骨性骨转移过程研究,不仅拓宽了体外疾病模型应用领域,同时为更深一步地探索乳腺癌骨转移的理论机制提供了基础。