本研究的主要创新点就是模拟人体细胞膜的形态,构建液晶态三维复合材料,研究合成液晶的细胞毒性以及构建液晶态三维结构复合材料的可行性,并探索其对细胞功能的影响,尤其关注干细胞的成骨分化功能。具体研究内容与结果如下:以胆甾醇氯甲酸酯为原料,与二缩三乙二醇(三缩四乙二醇)、丙烯酰氯(十一烯酰氯)发生酰氯酯化法合成小分子液晶:二缩三乙二醇胆甾醇碳酸酯、三缩四乙二醇胆甾醇碳酸酯、丙烯酰氧基-二缩三乙二醇胆甾醇碳酸酯、十一烯酰氧基-二缩三乙二醇胆甾醇碳酸酯、丙烯酰氧基-三缩四乙二醇胆甾醇碳酸酯和十一烯酰氧基-三缩四乙二醇胆甾醇碳酸酯等六种液晶化合物,然后再与聚甲基氢硅氧烷经过硅氢加成反应制备一系列新型聚合物液晶。利用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、质子核磁共振(H-NMR)、偏振光学显微镜(POM)、差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射(XRD)等表征获得了分子结构、液晶性能和粘弹行为。结果表明:合成聚合物为胆甾型液晶,且液晶相温度处于正常人体温度范围(37°C);柔性主链和长柔性间隔支链有利于形成与人体温度相近的液晶温度范围。为了将具有生物活性的胆甾型液晶引入聚氨酯中,采用浇铸成膜技术制备液晶态复合膜。研究结果表明:液晶含量为30%左右时的PU/液晶仿生复合膜呈现较均匀的液晶态。液晶的引入不仅提高了PU膜表面的亲水性,而且还降低了弹性模量,提高了断裂能。端基含双键的小分子液晶对细胞有一定毒性,聚合物液晶却对细胞有良好的亲和性;液晶态仿生复合膜比PU有更好的细胞粘附、增殖和生长情况,表现出良好的细胞相容性。此外,液晶的引入有效地促进HA的生长及结晶性的提高,而且液晶种类对矿化效果影响不大。本研究利用三维打印成型技术(3DP)和浸泡-溶胀共混技术构建呈现液晶态的PU/LC三维复合支架,探讨了液晶态影响干细胞向成骨细胞分化的机制。研究结果表明:液晶的引入不会改变支架材料的体积或形状,但是降低了压缩性能和硬度;细胞实验证明了液晶态的三维支架拥有更好的细胞亲和力,表现出良好的细胞粘附能力,并且对h MSCs细胞的增殖和分化具有特定的积极作用(包括ALP分泌,钙沉积以及成骨相关基因和蛋白质表达),为液晶态三维支架应用于组织工程领域提供了初步的理论依据和实验证据。