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细胞迁移是细胞的一个重要功能,在组织再生如血管生成、伤口愈合和骨形成过程中起关键作用。其中,血管平滑肌细胞(VSMC)的迁移是治疗心血管疾病的重要问题。本论文制备了不同分子量(MW2kDa、5kDa和10kDa)和接枝质量(0-859ng/cm2)的聚乙二醇(PEG)表面,并采用X射线光电子能谱仪(XPS)和石英晶体微天平(QCM-D)等技术进行了表征。VSMCs黏附和迁移主要是由PEG的接枝质量而非分子量调控。VSMCs在均匀的PEG表面无规迁移。它们的迁移速率随着PEG接枝质量的增加而先增大后减少；当接枝质量为300-500ng/cm2时,细胞迁移速率最快(～24μm/h)。对细胞的黏附强度、细胞骨架排列以及黏附相关基因和蛋白表达水平进行了研究,发现在PEG接枝密度适中的表面,细胞粘附力适当,表现出最高的迁移速率。基于均匀PEG表面密度对细胞迁移的影响规律,采用注射法制备了PEG接枝密度梯度表面。由于PEG的阻粘作用,随着其密度的增加,VSMCs黏附的数量减少,细胞铺展面积变小。梯度表面在一定程度上可以诱导VSMCs沿梯度方向取向和定向移动。在PEG梯度表面构建20μm条带图案,细胞趋化迁移和迁移的方向性得到进一步提高。细胞迁移的方向性和趋化指数分别高达0.7和0.53,有69%的细胞定向迁移至PEG密度低的区域。为了更好地诱导细胞定向迁移,选用了生物活性更强的碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)进行研究。通过肝素与bFGF之间特异性的相互作用在表面上固定bFGF分子。制备了一系列均匀的bFGF表面,密度的变化范围为0-295ng/cm2,免疫荧光染色技术证实了bFGF仍保留有生物活性。bFGF的密度对VSMCs的运动性影响显著,却对骨髓间质干细胞(MSCs)和内皮细胞(ECs)的迁移无明显影响。随着bFGF密度的增加,VSMCs的迁移速率先增加随后减小,在83ng/cm2达到最大(-22μm/h)。对细胞黏附、铺展面积、细胞粘附力、细胞骨架排列和迁移相关蛋白的表达水平进行了研究,揭示在不同密度的bFGF表面,细胞的迁移是通过调节细胞内的信号,特别是myosin IIA的表达来调控的。基于上述研究,利用注射法制备了bFGF梯度。在梯度表面,bFGF的密度逐渐增加,从约130ng/cm2增加至300ng/cm2,斜率为17ng/cm2/mm。由于bFGF强的化学诱导性,细胞沿着bFGF梯度定向排列,约有60%的细胞与梯度方向夹角小于30°,约有25%细胞取向角小于10°。此外,bFGF梯度能有效诱导VSMCs的定向迁移,高达60%的细胞倾向于迁移至高密度bFGF的区域,细胞迁移的方向性和趋化性显著提高。仅仅依靠化学梯度的作用,趋化指数和方向性指数分别高达0.4和0.5。本论文成功地制备了有效诱导细胞定向迁移的梯度材料,阐明了材料诱导细胞迁移的规律和机理,为设计性能更好的生物材料提供新的思路。