细胞迁移与胚胎发育、伤口愈合、免疫应答、组织发育及很多病理过程都密切相关。研究材料和细胞之间的相互作用,利用材料表面界面调控细胞的迁移是组织工程和再生医学面临的主要挑战之一。目前已发展了多种技术调控材料表面的性质,其中层层自组装技术制备的聚电解质多层膜,由于其纳米结构和物理化学性能易于调控,可广泛应用于修饰各种生物材料的表面。本文选用聚苯乙烯磺酸钠(PSS)/聚二烯丙基二甲基铵盐酸盐(PDADMAC)聚电解质多层膜体系,通在1-5MNaCl溶液的后处理调控多层膜的结构和物理化学性质。研究发现随着盐浓度的增加,(PSS/PDADMAC)7多层膜的厚度和质量逐渐减少。1M和2MNaCl处理的聚电解质多层膜,维持了多层膜初始的结构和性能,即PDADMAC为最外层,表面带正电,多层膜在水中有较大的溶胀程度。3MNaCl处理的多层膜由于更多的PDADMAC在表面发生损失,表面暴露出带负电的PSS,且溶胀程度最低。4M和5MNaCl处理的多层膜,PSS在表面富集,且溶胀程度更高,尤其是5MNaCl处理过的多层膜,有最高的含水量。材料表面物理化学性质可有效调控细胞在材料表面的迁移能力。盐处理后的多层膜表面化学组成、表面电荷、水化程度以及粘弹性、厚度和粗糙度等都发生了变化,因此可以用来研究不同因素对细胞迁移的共同影响。实验发现在本体系中多层膜的表面化学性质和粘弹性是调控人平滑肌细胞迁移的两个最主要因素。在带负电溶胀度低／模量高的3MNaCl处理的多层膜表面,细胞迁移速率最低,与聚苯乙烯培养板上的细胞有接近的运动速率。当细胞在带有负电含水的5MNaCl处理的多层膜表面时,细胞在基底上黏附适中,细胞的运动速率最快。细胞在带正电的1MNaCl处理的多层膜表面也可以有一定程度的迁移,但表面细胞毒性使细胞的生存能力下降。为解释细胞在材料表面不同的迁移行为,对黏着斑和黏附与迁移的相关基因表达进行检测,从分子层次上分析细胞不同迁移行为的原因。细胞在体内的迁移通常是通过梯度的可溶性化学因子(趋化性)或梯度的基底表面的分子(趋触性)对细胞产生诱导效应而发生的定向运动。因此,构建梯度表面可以更有效地调控细胞迁移的方向性。通过在3-5MNaCl的梯度溶液中对聚电解质多层膜后的处理,制得表面为负电的PSS且沿梯度方向溶胀比线性增大的多层膜。通过调控细胞密度观察细胞迁移行为,发现低密度的细胞在梯度多层膜表面为无规运动,而高密度的细胞有明显向3M区域迁移的趋势。通过对细胞与梯度表面相互作用程度、细胞肌动蛋白和Cdc42、肌球蛋白(Myosin)及RhoA免疫组化的表征,表明细胞的定向迁移是通过基底物理化学性能来调控细胞与基底的黏附力,黏附力大的细胞为黏附力小的细胞提供牵引点,最后在利于细胞黏附的一端细胞聚集。由于条带图案表面可控制细胞沿着条带方向排列、拉长并迁移,因此为了提高细胞方向性的迁移,将梯度和条带图案结合起来共同调控细胞迁移。首先在3.5μm高、20μm宽的条带图案表面构建3-5M的梯度多层膜,在线观察细胞的定向迁移。发现密度少的细胞在这种梯度多层膜上可依靠材料梯度表面的诱导效应向3M方向迁移。这是由于多层膜梯度方向与条带方向一致,条带图案使细胞沿梯度方向排列,导致细胞在梯度方向上有效长度增加,在这种情况下梯度表面可以诱导细胞方向性地迁移到3M区域。最后,利用溶剂辅助毛细力微成型技术将水化的PSS/PDADMAC聚电解质多层膜在高温环境中进行物理拓扑图案的构建,通过改变成形温度、多层膜厚度、溶液可得到不同高度或不同结构的图案。选用20μm宽的印章,条带间隔为20μm,制备纳米宽度的双条带结构。通过在盐溶液中后处理的方法改变这种图案化表面的物理化学性质。利用O、1和2MNaCl溶液对图案的多层膜进行处理,发现这种微纳结构的图案在较低的情况下(几百纳米)就可以使细胞明显沿条带迁移。条带高度下降,细胞沿条带迁移的方向性减弱。上述揭示了材料表面物理化学性质对细胞迁移影响的一系列规律,并可用于指导调控细胞迁移的生物材料的设计。