近年来，因疾病、创伤及肿瘤切除等造成的骨组织缺损、大段骨缺损、骨不连等已经成为影响人们健康和生活的重要疾病。目前临床中所使用的人工骨移植材料依然普遍存在生物活性低、骨再生启动速度慢以及修复效果差等问题。因此，设计构建新型人工骨修复移植物使其实现缺损部位的快速修复与功能重建已经成为骨组织再生以及临床医学领域的研究热点。从生物仿生学的角度，理想的骨修复材料应该具有天然骨组织的多级微纳结构，而认识不同结构材料调控细胞行为和组织形成的基本规律是设计制备材料的关键。为此，本研究以具有优异的生物活性以及高比表面积的介孔生物活性玻璃(mesoporous bioactive glass，MBG)为基质，制备了一系列具有不同表面微观结构（微孔密度、凸凹结构）的多级微纳结构（大孔/微孔/介孔）生物活性玻璃支架，并对间充质干细胞在材料表面的粘附、分化和生长等行为进行了系统的研究。取得的主要结论如下:　　(1)多级结构生物活性玻璃支架表面微孔密度对间充质干细胞行为的调控　　本研究采用溶胶-凝胶海绵模板法，通过调控微孔造孔剂（高分子微球）的含量，制备了一系列具有不同微孔密度的三维大孔/微孔/介孔MBG支架(BMS/TMSs)，并以大鼠骨髓间充质干细胞(rBMSCs)为细胞模型，系统地研究了三维空间中的微孔密度对细胞粘附、增殖、成骨分化等影响的基本规律。结果表明，微孔造孔剂的加入并不会影响支架本身的大孔和有序介孔结构，唯一不同的是微孔密度的差异。BMS/TMSs中的矿化性能以及对rBMSCs的粘附、增殖与成骨分化性能均呈现了TMS20＞TMS30＞TMS10＞BMS的趋势。进一步研究发现，微孔结构能诱导更多的Fn在支架表面的吸附，TMS20具有最合适的微孔密度来促进Fn-integrin间的相互作用及随后的黏着斑复合体的形成。而过高的微孔密度可能会引起Fn在微孔和平台的拐点处发生堆叠，进而影响CB活性位点的暴露，导致降低与integrin的特异性结合以及进一步的FAs的形成和FAK信号通路的激活。另外，更进一步的研究表明，微孔密度可以通过细胞内的MAPK信号通路调控细胞的成骨分化能力并且在TMS20支架中呈现了p-ERK和p-P38最高的蛋白表达量。　　(2)多级结构生物活性玻璃支架表面微观形貌对间充质干细胞行为的调控　　基于上述研究，进一步探索了MBG支架中微观形貌对细胞行为的调控。本研究通过加入不同的微观结构模板剂(MBG颗粒以及微孔造孔剂)，制备了四种具有不同微观形貌的三维大孔/介孔生物活性玻璃支架（光滑MBG-S、凸起MBG-G、微孔MBG-P以及兼具凸起/微孔MBG-G/P，MBG-Xs）并对其蛋白吸附以及矿化性能进行了研究。结果表明，与光滑表面组(MBG-S)相比，具有凸起和微孔结构，特别是兼具凸起/微孔支架的表面呈现了更高的蛋白的吸附量以及矿化物沉积。进一步体外细胞评价的实验结果表明，对于细胞的粘附、铺展、渗透以及成骨分化能力四种支架均呈现了MBG-G/P＞MBG-P＞MBG-G＞MBG-S的趋势，表明兼具凸起/微孔的支架表现出了最优异的生物活性。这些研究发展并丰富了三维支架表面拓扑结构调控细胞行为的基本理论，并指导了材料的设计与构建。