体外心脏模型的构建对于提高药物心脏毒性筛选的精准度、研究心脏相关疾病的病理机制至关重要。在生物体中,细胞间、细胞和细胞外基质间存在复杂的相互作用,细胞的增殖、分化、迁移等行为均受到细胞外基质的影响,因此模拟支持诱导心肌细胞生长的微环境是构建体外心脏模型的关键之一。以往研究中构建微环境通常使用的软刻蚀、静电纺丝、微立体光刻等技术加工精度低、操作复杂,制备的支架诱导效果不佳。故而本文提出了双光子聚合激光直写技术构建细胞外微环境的方案,制备的培养支架具备亚细胞尺度精度、可控三维结构、良好的生物相容性等特性,能够提高诱导心肌细胞定向生长的效果,增强细胞活性,同时实现心肌收缩功能的原位测量。具体研究内容包括:（一）设计并加工了基于双光子聚合激光直写技术的细胞诱导支架。针对不同尺度参数、几何形状的二维和三维结构模型,确定了扫描速度、曝光能量、加工路径等参数的最佳配置,制备得到尺寸可控、形貌良好、稳定性好的多种微结构支架。（二）优化并筛选了诱导心肌细胞体外培养的微结构方案。一方面,证明了双光子聚合得到的微结构具有良好的生物相容性,通过修饰纤连蛋白能够进一步促进心肌细胞生长,增强心肌细胞活性。另一方面,确认了不同微结构对心肌细胞的定向生长的诱导差异,其中二维条纹结构的间距和高度均会影响心肌细胞的线性排列。实验结果表明,高度5μm、间距15μm的条纹结构对于心肌细胞的诱导定向生长较为合适。（三）提出并验证了基于荧光点阵的心肌收缩力原位测量方法。通过甲基丙烯酸化明胶（Gel MA）水凝胶薄膜包埋双光子聚合制备的微结构构建有序荧光点阵,改善了细胞收缩力显微镜（CTFM）中荧光微球随机分布导致的位置和间距不均匀的问题,实现了荧光显微镜下单个心肌细胞和心肌细胞群收缩力的原位测量。通过上述工作,本研究证明了双光子聚合激光直写加工技术有利于构建高仿真、多功能心肌组织的体外培养环境,不仅能够实现心肌细胞定向生长的效果,还能够支持细胞收缩性能的原位测量。这些实验结果有望促进激光直写技术在细胞微环境构建方面的应用,推动体外心脏模型构建的发展。