二氧化钛在医用移植体领域中具有广阔的应用前景,也是目前临床应用最多的植入材料。研究表明,材料表面拓扑形貌特征会导致吸附蛋白质的数量、密度和取向等发生变化,从而影响医用移植体材料的性能。因此,研究蛋白质与具有纳米形貌表面之间的相互作用对于多功能移植体材料的开发来说非常有必要。然而,当前关于蛋白质与微纳结构相互作用的机理研究还比较匮乏。本文主要采用分子动力学模拟(MD)研究了牛血清蛋白在不同纳米形貌二氧化钛表面的吸附情况,同时探索了多个纤连蛋白同时在周期纳米结构微区表面的群体吸附行为。在本课题中,涉及到二氧化钛的研究均采用金红石晶型的(001)晶面。采用全原子分子动力学模拟,研究了牛血清白蛋白在不同拓扑特征的金红石(001)表面上的吸附行为。通过分析蛋白运动轨迹和吸附能量,发现纳米结构能够促进牛血清蛋白的吸附。此外,还讨论了蛋白与表面的结合方式,蛋白与粗糙表面的钛原子形成更稳定的直接作用,在光滑表面上只能通过水层间接吸附。同时分析了纳米结构分布密度对蛋白构象的影响,当纳米结构密集分布时,位阻效应将阻碍蛋白分子继续发生铺展,有利于提高蛋白质构象的稳定性。构建了周期纳米结构微区的金红石表面分子模型,研究了多个纤连蛋白在该表面的群体吸附情况,讨论了多蛋白的吸附行为特点,并与光滑表面与纯粗糙表面的结果对比。结果发现,纤连蛋白优先吸附到金红石的纳米结构区域上。同时,纤连蛋白的RGD序列朝向溶液的取向数量增加,有利于促进细胞粘附,解释了周期纳米结构微区材料具有良好的成骨细胞增殖能力和优秀的成骨分化效果的原因。因此,合理地设计材料表面纳米形貌是调控蛋白吸附以及细胞行为的关键。