血管生成在生理和病理过程中起着至关重要的作用。传统上生物材料调控血管生成策略集中于力学性能仿生以及生化物质装载和释放等,相关研究已经取得了一些进展。生物电信号作为有机体中广泛存在的物理线索,对于细胞、组织和器官之间的通讯发挥重要作用。近年来也有研究表明外源电刺激能有效的调控血管生成。然而,目前生物材料电学特性对于血管生成的影响规律及作用机制尚不清晰。压电材料作为无毒且具有良好生物相容性的材料,经极化处理后可诱导电畴取向的规则排布,从而在其表面形成静电势;此外,压电材料在外力的作用下还可以表现出独特的机电响应,产生动态电场。鉴于此,本文旨在以压电生物材料作为无线电刺激研究模型,探究本征电信号及其空间分布对血管生成的影响规律,揭示本征电信号调控内皮细胞增殖、黏附、迁移及体内外成血管的分子机制,满足组织修复和肿瘤治疗的需求,为临床开发非侵入性无线电刺激策略提供思路和技术途径。具体研究内容如下:（1）受外源电刺激干预血管生成的启发,提出生物材料表面静电势调控血管生成的设想。利用压电单晶电学性质稳定和结构成分均一的特点,选取铌酸锂压电单晶为基底构建了均质的不同强度的表面静电势模型。结果表明,极化处理后铌酸锂压电单晶的物相组成、结构成分和表面粗糙度无明显变化,但相对于极化前表面静电势有大约3倍的提升。体外细胞实验表明,高表面静电势不仅有利于内皮细胞的增殖、黏附和铺展,还能促进细胞迁移和血管生成。进一步揭示了表面静电势调控内皮细胞行为的潜在机制,即细胞内钙离子([Ca2+]i)水平的上调激活了肌动蛋白和黏着斑蛋白的形成,进而促进了内皮细胞的迁移和血管生成。该研究为基于生物材料本征电信号调控血管生成的策略开发提供了数据支撑。（2）受生命体电学微环境异质性的启发,从仿生的角度提出构建可控微区静电场调控血管生成的设想。利用压电陶瓷物相决定压电性的原理,选取铌酸钾钠压电陶瓷为基底构建了异质的具不同强度和周期的微区静电场模型。结果表明,激光辐照增加了铌酸钾钠压电陶瓷中四方相的比例,降低了选区压电性;而极化处理进一步增大了不同区域间的表面电势差,最终形成了微区静电场。体外细胞实验表明,微区静电场可诱导内皮细胞的定向排列和伸长,上调血管内皮生长因子（VEGF）、内皮型一氧化氮合酶（e NOS）的表达,有效地促进细胞迁移和血管生成。体内鸡胚尿囊膜模型也证实,微区静电场有利于体内血管网络的构建。此外,本研究还初步揭示了微区静电场调控内皮形态和血管生成的机理。一方面,微区静电场能通过Piezo1通道和磷酯酶C途径上调[Ca2+]i水平,进而激活下游e NOS/一氧化氮（NO）通路促进内皮细胞迁移形成血管;另一方面,微区静电场能通过调节[Ca2+]i的梯度分布来介导细胞的重排和伸长,为靶向募集提供可能。该研究为仿生电学特性生物材料的设计提供了新的思路,同时揭示了[Ca2+]i在响应电信号指导血管生成中的关键作用。（3）基于血管生成对于材料静态电信号的响应性,进一步提出构建动态电场扰乱肿瘤电学微环境以诱导病理血管系统恢复正常的设想。利用压电纳米颗粒空间分辨率高和易被细胞摄取的特点,开发了具机电响应特性的钛酸钡压电纳米颗粒,通过低强度脉冲超声（LIPUS）驱动构建了纳米级界面的不同强度的动态电场模型。结果表明,极化处理后钛酸钡压电纳米颗粒的机电转换性能增强,可在LIPUS驱动下产生高的脉冲开路电压,形成纳米级界面的动态电场。体外细胞实验表明,动态电场能够破坏[Ca2+]i梯度,从而下调血管生成相关的e NOS/NO通路,进而抑制内皮细胞的迁移和血管生成。体内荷瘤小鼠模型表明,动态电场通过优化血管结构和功能使肿瘤血管正常化。最终,动态电场增强了与化疗药物阿霉素（DOX）联合治疗的抗肿瘤疗效,效果约为单一DOX治疗的1.8倍。该研究可以调节内皮细胞的生物电稳态,达到诱导肿瘤血管正常化的目的,在恶性肿瘤的临床辅助治疗中具有广阔的应用前景。