细胞与微纳结构材料之间的相互作用是材料科学领域的研究重点之一。材料的物理化学性质对细胞的行为具有非常重要的调控作用,继而影响到细胞的黏附、增殖、迁移和分化等细胞行为和功能。通常材料表面的性质可以分为化学性质和物理性质。对材料表面进行化学基团修饰,可以改变细胞的黏附行为等,但细胞生长环境仍局限于二维平面。物理修饰不仅可以调节细胞黏附排列等行为,甚至可提供细胞培养的三维环境。目前改变材料表面物理形貌的方法有自组装技术、电子束刻蚀、纳米压印技术等。近些年来,由于自组装技术和光刻微加工技术可以在微纳米尺度范围内制备多尺寸多功能的微结构,因此越来越多应用于细胞培养领域。本论文结合自组装和光刻技术,构建二维及三维有序微纳结构材料,并用于细胞培养。研究内容如下:(1)利用自组装方法,制备出微纳多孔有序结构材料;进而再通过拉伸作用,获得孔穴变形的有序结构材料;通过细胞培养,发现孔穴形貌对细胞形貌和细胞排列产生诱导,探讨了不同拉伸倍数对细胞的取向排列诱导情况,拉伸倍数越高细胞定向排列越明显;在此基础上,通过对不同孔穴形貌的有序结构材料进行凝胶修饰的方法,实现了对细胞的黏附行为和定向排列行为的同时调控,这种材料有望为各向异性组织如心肌、血管等的研究提供一种新的方法。(2)提出了基于阶跃拉伸法制备有序结构材料的方法,通过对同一材料在不同区域的不同倍数拉伸,得到了一系列不同孔穴形貌相组合的有序结构材料;基于此方法,还获得了孔穴形貌渐变的有序结构材料;此外,细胞实验表明,肌腱细胞在渐变拉伸材料表面呈现无序至有序的渐变排列;这种细胞渐变排列为今后研究组织工程领域中的关节连接处等提供了研究基础。(3)基于水平接触曝光结合双向曝光的方法,获得了有序网格结构中空纤维;细胞实验表明,细胞可围绕管状结构黏附生长形成致密层;进而通过对中空纤维的药物凝胶灌注,获得了负载药物的功能性纤维,并探讨了功能性纤维对表面黏附细胞的影响;此外,还设计并制备得到了单进口多出口的纤维网络支架;这种具有贯穿通道且通透管壁的中空纤维及其纤维网络,有望在三维灌注细胞培养、药物缓释等领域中得到应用。