在神经组织工程领域,借助生物材料与神经细胞之间的相互作用可以更好地调控细胞行为,有利于实现神经修复和再生。细胞和微纳结构之间的相互作用是生物材料领域的研究重点之一。材料的物理化学性质可对细胞的行为发挥重要的调控作用,继而影响到细胞的粘附、增殖、迁移和分化等细胞行为和功能。目前改变材料表面物理结构的方法有自组装技术、电化学阳极氧化技术、电子束刻蚀、纳米压印技术等。人工构建纳米拓扑结构用于细胞的体外培养和研究,不仅可以模拟细胞外基质为细胞提供骨架支撑,还可以通过调节纳米拓扑结构来主动调节细胞的行为,比如指导干细胞的增殖和分化。神经干细胞(neural stem cell,NSC)作为一种神经组织特异性的具有多种分化潜能的细胞类型,在神经修复和再生领域具有十分重要的作用。形成成熟的神经细胞需要经过自我更新、增殖、分化和存活等有机过程。神经干细胞先自发分化产生祖细胞,再生成神经元及神经胶质细胞。保持神经干细胞的干性、促进神经干细胞的分化是神经再生的关键步骤。神经干细胞体外能够分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞,在神经发育和修复受损神经组织中发挥重要作用。本研究使用神经干细胞作为模型,首先利用二氧化硅纳米微球自组装获得蛋白石模板,再利用蛋白石模板制备反蛋白石结构。将反蛋白石结构进行不同倍数的拉伸,就可以得到具有多孔网状特征的模板。以反蛋白石及其拉伸结构作为培养基底研究其对神经干细胞增殖行为和分化行为的调控。研究结果表明,反蛋白石结构可以促进神经干细胞的增殖,维持神经干细胞的干性,并且这种诱导效应与反蛋白石结构的拉伸倍数成正相关。同时,该结构支持神经干细胞向神经元方向分化,且与对照组相比,反蛋白石结构及其拉伸结构对神经干细胞分化所得神经元的发育有一定的促进作用,其中神经元总分支长度和总分支点数目与反蛋白石结构拉伸倍数呈正相关。我们的研究为微纳结构对神经干细胞的调节作用提供了基础,为将来通过使用相关技术和材料来调节神经干细胞增殖、分化从而进行神经干细胞治疗奠定了一定的实验基础。