目的:人类诱导多能干细胞具有无限增殖的潜能。由他们分化得到的心肌细胞（hi PSC-CMs）为疾病模型,药物筛选和细胞移植治疗提供了源源不断的原料来源。然而hi PSC-CMs并不成熟,常常展现出幼稚的表型,大大地限制了它的应用。目前的体外分化方法还没有很好的模拟体内心肌形成的微环境。为了解决这个问题,文献研究报道可以利用生物工程技术体外模拟体内心脏的某些特征,加速心肌成熟。心肌发育环境中存在着复杂的电学和机械学刺激,这些刺激信号被证明对心肌细胞的发育有着重要的作用。另一方面,表面材料被证明可以通过自身的理化性质直接影响细胞的活性与功能,然而具有电学活性或者力学作用的表面材料是否能促进再生心肌细胞的成熟,以及其促成熟的机制,目前报道很少。方法:本研究课题主要分为两个部分,分别选取了具有超导性质的石墨烯和表面机械作用的二元胶体晶体（binary colloidal crystals,BCCs）两种纳米表面材料,研究其在hi PSCs培养及心肌分化过程中的促成熟作用及相关分子机制。结果:这两种策略都可以改善hi PSC-CMs肌节排列,提高钙瞬变及电生理特性,促进结构和电生理的全面成熟。第一部分中,导电性的石墨烯协助了其表面分化的心肌细胞电播散,激活了BMP信号通路,从而促进了hi PSC-CMs的形成和成熟。第二部分中,表面颗粒材料5PM（BCCs中的一种特定规格）通过细胞-表面间的机械力作用,调整了细胞-细胞间黏附作用,促进了黏附蛋白转换（Cadherin Switch）,从而加速了再生心肌的发育成熟。结论:我们的研究证实了运用纳米表面材料的导电或机械特征模拟体内心肌发育微环境均可以促进再生心肌的成熟这一概念。我们认为随着石墨烯或BCCs表面的提出,将进一步优化hi PSC-CMs的生产工艺,为药物筛选,细胞移植等提供源源不断的成熟原料,同时开拓生物材料在再生医学中的应用前景。