蛋白质吸附一般是生物材料最初的生物学响应,其吸附状态决定了随后与细胞等的相互作用。通过外场改变材料表面物理化学性质调控蛋白质吸附状态,引起光致生物学效应是生物材料最新的前沿研究课题。本文采用光场作为作用源,以具有光敏特性的TiO2为材料体系,以纳米点薄膜为微纳结构形式,展开了TiO2光致蛋白质脱附及TiO2纳米点薄膜结构参数(不同尺密度和晶相)对其影响的研究,探索了光致蛋白质脱附效应机制和在细胞收割上的应用。主要的研究结果为：采用溶胶-凝胶分相自组装法将可以获得不同尺寸和密度的TiO2纳米点前驱体凝胶薄膜,再通过500℃热处理法和100~120℃水热法,分别可获得锐钛矿和无定形TiO2纳米点薄膜。采用TiO2纳米点薄膜形式可明显提高对光的吸收率,两类薄膜都具有光致亲水效应、光致表面-OH基量增加特性和光致zeta电位负电性增加效应。锐钛矿和无定形TiO2纳米点薄膜相比,在光致zeta电位负电性增加效应方面,前者增加量较大。当TiO2纳米点薄膜吸附BSA后,BSA蛋白都能很好地铺展在纳米点表面上。但锐钛矿和无定形TiO2纳米点对BSA的吸附行为不同,前者是多层,后者是单层。其差别归结于无定形纳米点表面缺陷较多,容易形成更多的表面羟基,吸引BSA分子上更多的-NH3+基,而使得直接蛋白质吸附层外暴露-NH3+基量减少,导致该吸附层表面呈负电性,从而不能再与其他带负电的BSA分子相结合。当UV365辐照时,锐钛矿TiO2纳米点上吸附BSA蛋白会由外向内逐渐脱附,但直接吸附层蛋白层不会随光照脱附。由于无定形TiO2纳米点上BSA蛋白是单层吸附,其不会随着光照而脱附。但无定形TiO2纳米点薄膜吸附BSA可再吸附上纤联蛋白(Fn),并且其Fn在辐照后会产生光致脱附。光致蛋白质脱附机理可理解为：光照后TiO2纳米点表面-OH基会增加,与蛋白质分子上-NH3+基结合量增加,使得直接蛋白质吸附层外表面暴露-NH3+基量减少,导致其层外表面由辐照前带正电逐渐变为带负电,形成对原外层吸附蛋白质的静电排斥,而使之脱离。无定形TiO2纳米点上吸附的BSA在光辐照后也会产生类似的表面暴露-NH3+基量减少的现象。通过在TiO2上能使胶原和鱼精蛋白产生光致脱附,与TiO2性质类似的SrTiO3和ZnO宽禁带半导体能产生BSA光致脱附现象,进一步支撑了上述的机理。锐钛矿TiO2纳米点薄膜光致蛋白质脱附效应在细胞收割上的应用显示：在光照下各种细胞系细胞都能从薄膜上都能较快地脱离,20min光照后的脱离率都能达到90%以上,并且脱离的细胞具有很好的活性。培养7天的成骨细胞薄层经过8min光照后就能够从基板表面脱离,其光致脱离的细胞薄层具有很好的活性和功能性。无定形TiO2纳米点薄膜与锐钛矿薄膜一样,能产生相似的单细胞收割效率,但细胞薄层收割上速率较慢些。光致脱离的细胞层具有很好的再粘附和增殖能力。光致收割的细胞薄层能够显著促进成骨和加速皮肤修复。光致细胞收割方法操作方便、无需化学和生物试剂和高效安全等特性,其对组织工程的细胞薄层技术具有重要的意义。通过本文研究,探明了TiO2光致蛋白质脱附效应及其行为,阐明了产生脱附效应的机理,并成功地将脱附效应运用于细胞收割中。这些对深入理解和认识材料表面与蛋白质的相互作用具有积极而重要的作用。