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深入研究细胞外基质、模拟细胞外基质受体与配体相互作用的动态特性对生物体内各种生理和病理行为的探索具有非常重要的指导作用。通过构建具有动态活性的生物材料表界面（即,动态生物界面）,实现可控的细胞行为调控,在基础生物学、再生医学以及疾病治疗等领域具有诸多应用前景。动态生物界面作为一种仿细胞外基质材料,通过一定的刺激方式实现在体外模拟细胞与细胞外基质间的相互作用,对于生物材料的发展具有重要的理论与实际指导意义。因此开发具有低毒或无毒的生物刺激响应型多功能动态生物界面,用于动态调控细胞在界面的粘附行为,具有重要的研究意义。本论文围绕如何通过内在生物学刺激方式（如血糖波动）构建动态生物活性的生物界面。提出以可逆的儿茶酚-硼酸盐动态共价化学为基础,通过设计不同的贻贝仿生多肽分子,获得了一系列具有糖响应性能的动态生物活性表面材料。采用多种表征技术对动态生物活性表面形貌特征、化学组成、生物毒性以及可逆分子释放等方面进行分析,并将其应用于不同细胞和细菌的粘附与脱附、捕捉与释放过程,考察了其在细胞行为调控、肿瘤细胞捕捉等方面的性能。具体的研究工作如下:（1）基于儿茶酚-苯硼酸动态共价作用的宏观动态活性表面材料,用于细胞的可逆贴附和选择性细胞识别。在石英玻璃基表面通过紫外光引发聚合接枝PHEAA-co-PAFPBA聚合物刷,设计末端含邻苯二酚和细胞结合肽序列的贻贝仿生肽（DOPA）4-Y-X系列,通过具有糖响应性的邻苯二酚-硼酸酯共价相互作用将贻贝仿生肽可逆地结合在含苯硼酸的聚合物接枝基底上,动态呈现生物活性。具体的:利用含RGD序列的贻贝仿生肽（DOPA）4-S5-GRGDS序列动态调控人骨髓间充质干细胞（BM-MSC）在界面的粘附与脱附行为;通过含肿瘤靶向肽的仿生序列（DOPA）4-S5-Wx EAAYQr FL调控肿瘤细胞MCF-7的捕捉与释放。研究发现:含生物活性分子的动态界面对目标细胞展现出良好的选择性粘附与捕捉性能;而不含生物活性分子的苯硼酸聚合物接枝基底则基本不粘附或捕捉细胞,展现良好的抗非特异性吸附能力;经生物活性动态界面粘附或捕获的细胞经60 m M果糖溶液释放20分钟以上,释放率可达90%以上,展现优异的糖释放性能。（2）基于儿茶酚-苯硼酸可逆共价作用的磁性微型动态活性表面材料,用于肿瘤细胞的磁性分离。在微米磁珠上构建动态磁性微平台,实现动态生物界面从宏观基质到微米尺度的范式转移,用于选择性分离肿瘤细胞。以肿瘤靶向肽Wx EAAYQr FL为模型,通过苯硼酸功能化磁性微珠与具有选择性的肿瘤靶向仿生肽（DOPA）4-S5-Wx EAAYQr FL动态结合,选择性分离肿瘤细胞MCF-7。研究结果表明,磁性仿生微平台可以有效地从细胞培养基和真实血液样本中分离MCF-7细胞。当用磁性微平台捕获104cells/m L的MCF-7细胞时,捕获率可达78%,当细胞密度从104cells/m L降至20 cells/m L时,捕获效率可达90%以上,而HL60和Hep G 2细胞几乎不能被磁性微平台捕获,体系具有较高的选择性和捕获效率;使用含60 m M果糖的培养基处理捕获的细胞溶液30分钟后,释放率约94%;经捕捉/释放循环后,细胞具有较高的生物活性,经5天连续培养,展现良好的增殖能力;人工血液样本中可分离约20%的肿瘤细胞,在真实血样环境下仍然具有较好的肿瘤识别能力。（3）基于可逆共价和生物正交化的多样化动态活性表面材料,用于分离生物颗粒的普适性研究。通过糖响应性的邻苯二酚-硼酸盐相互作用和生物正交点击化学相结合的方法,设计可点击贻贝仿生肽（DOPA）4-S4C-（DBCO）和叠氮生物活性分子N3-X系列（小分子甘露糖,多肽序列Wx EAAYQr FL,DNA适配体Sgc8）,制造具有可选择性、多样性生物活性的多功能动态生物界面,用于操纵各种细胞-生物材料相互作用。该体系可有效地用于不同肿瘤细胞如MCF-7、CCRF-CEM以及细菌微生物E.coli的可逆捕捉和选择性分离。研究发现:动态生物活性界面对大肠杆菌、MCF-7、CCRF-CEM细胞均表现出优异的选择性捕捉、分离与释放能力;且界面经再生后可重复利用;界面具有良好的生物相容性,细胞或细菌经捕捉释放操作后仍具有较高活性;动态生物界面平台可以从人工血液中捕获超过12%的癌细胞,显示了在真实血液样本中的有效捕获能力。我们的工作不仅为模拟天然细胞外基质的多样性提供了一个简单的策略,而且还提供了一个多功能的动态生物界面,在生物医学领域具有广阔的前景,特别是用于诊断和治疗的细胞分离技术。（4）基于动态活性表面材料的电化学传感器,用于细胞的选择性检测。在ITO导电玻璃上构建电化学动态生物传感器,用于选择性识别、分离、检测和释放肿瘤细胞。实现用电化学方法对捕捉细胞进行定量分析。实验结果表明,在10-66 cells/mm2的细胞捕获密度范围内,动态生物传感器的电化学阻抗或示差脉冲伏安曲线的峰电流与单位面积细胞的捕获密度呈线性关系,最小检出限为3 cells/mm2;MCF-7和Hep G 2细胞混合溶液中电化学方法（EIS/DPV）的检测结果与荧光标记方法无统计学差异。该糖响应型生物传感器上的细胞捕获和释放是非侵入性的,细胞活力超过87.2%。电化学动态生物传感器的优异性能使其成为一种分离、检测和释放生物标志物的新颖且有前途的工具。