由于神经导管能够模拟神经组织再生的微环境，临床上已采用神经导管桥接修复缺损严重的神经。因此，神经导管的结构和性能直接关系到神经修复的效果。理想的神经导管除了具有良好的生物相容性、适中的机械强度、可控的生物降解性之外。最重要的是导管内部还应具有取向排列的拓扑结构用于引导再生轴突的定向生长。因此，在体外利用各向异性的一维纳米材料来制备具有取向排列拓扑结构的神经导管已成为神经组织工程研究的重要发展方向。其中，一维病毒纳米粒子，例如烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus，TMV)和噬菌体M13是自然界中天然存在的一维纳米材料，其除了具有结构的各向异性之外，病毒纳米颗粒还具有规整的空间排列结构、多价的蛋白质外壳、表面可进行化学和基因修饰、良好的生物相容性等特点，已成为材料科学中制备功能材料的理想模型构筑单元。在本论文的工作中，我们以TMV作为一维纳米粒子的模型，通过剪切力实现了TMV在水凝胶中的三维取向排列，探究了剪切力、TMV和水凝胶浓度对TMV取向排列的影响，同时进一步探究了TMV在水凝胶的聚集状态及取向排列程度与颗粒间距的相关性，最后研究了TMV形成的取向排列结构对神经细胞生长行为的影响。　　首先，我们在毛细管中验证了剪切力取向排列TMV的可行性。该方法可简单、快速实现一维纳米粒子在毛细管中的三维取向排列。随后，我们以TMV作为生物模板制备了长度可达微米级的电活性纤维。同样，通过高压气体剪切力在毛细管中取向排列TMV电活性纤维制备了电活性的神经导管。细胞实验结果显示，TMV电活性纤维的电活性结合取向排列的拓扑结构协同促进神经细胞的分化和轴突的定向生长。本章研究表明，利用剪切力可以诱导TMV在毛细管中取向排列，与野生型TMV相比，具有更高长径比的TMV电活性纤维更易于在管状体系下形成取向排列，取向排列的TMV电活性纤维可进一步促进神经细胞的分化及轴突取向生长。这部分工作为最终在水凝胶中实现TMV及其它纳米线的三维取向排列提供参考。　　然后，我们将TMV混入海藻酸溶液中，利用海藻酸溶液流动产生的流体剪切力使TMV在溶液中形成了长程有序排列。当海藻酸溶液与交联剂接触时，海藻酸经历溶胶-凝胶转变，海藻酸水凝胶中的TMV取向排列结构被迅速固定。通过改变海藻酸和TMV的浓度可以调控TMV在水凝胶中的取向排列程度。此外，TMV可与海藻酸发生物理相互作用，进而增强水凝胶的稳定性，同时含有TMV的水凝胶具有良好的生物相容性。本章研究结果表明，流体剪切力作为一种简单的自支撑方法可用于一维病毒纳米粒子的大范围取向排列。相比于毛细管体系，TMV在水凝胶中的取向排列不受支撑空间、长短和表面性质等因素影响。该方法既无需应用高强度的电、磁场，也无需使用特异的光刻蚀，为制备其他一维纳米粒子取向排列的复合水凝胶提供一定参考。　　最后，为了在水凝胶内部提供合适的空间以利于细胞吸附、增殖和分化。我们通过定向冷冻技术在含有TMV取向排列的水凝胶内部形成了多通道微孔结构，制备了具有多通道拓扑结构的神经导管。当TMV的加入浓度在10 mg/mL以下时，未明显影响水凝胶的微孔尺寸、孔隙率和热稳定性，但显著降低了水凝胶膨胀程度。TMV在水凝胶中能够保持其各向异性的拓扑结构，同时在PBS中具有较低的释放率。细胞实验结果表明，多通道水凝胶支架能够为间充质干细胞的吸附和增殖提高空间，且TMV的加入影响了间充质干细胞的生长行为。本章工作表明，我们通过定向冷冻方法制备了含TMV取向排列的多通道水凝胶支架，该方法为制备含一维纳米粒子取向排列的多通道水凝胶支架提供了一定参考。