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在美国，先天性心脏缺损(CHD)影响近1％的新生儿，相当于每年有4万胎儿患有先天性心脏缺损。其中约有四分之一的新生儿需要进行外科手术修复，修复手段常以心脏补片材料来重建心脏组织。然而，目前已有的修补材料都无法正常地伴随病人心脏收缩而收缩，且材料的机械性质也与人体组织不同，这会造成心律失常，甚至心脏衰竭。到目前为止，尚未发展出可同时修复心脏结构与功能的心脏补片。为了克服这些问题，发展一种具有引导自身干细胞分化成心脏细胞的心补片，不仅能修复心脏结构并且也能恢复心脏功能。 组织修复是受专一且特定的生长因子(GFS)和生物活性分子所控制。血管生成是损伤部位合成与建构新的细胞外基质(ECM)不可缺少的重要角色。若能利用生物材料模拟受损组织的机械与生物性质，将可促进受损区域的血管重建与愈合。对于原位新血管生成，血小板衍生的生长因子(PDGF-BB)和血管内皮生长因子(VEGF)间的协同效应，扮演着至关重要的角色。为了实现控制生长因子，同时避免不受控制的生长因子释放所产生的副作用。本研究研发了纳米结构化的多阶段硅载体(MSV)来实现各种生物活性分子和蛋白质达到有效装载量。为了保护有效装载量，避免纳米孔的突释，并控制其释放动力学，本研究为MSV设计了一个可调控的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)涂层，从而制成复合微球(PLGA-MSV)。一旦PLGA-MSV复合微球进行了优化和定性分析，将可再引入仿生静电纺织的明胶补片来控制原位血管生成的功能。此补片的设计来自于ECM的生物学特性和成分组成，并希望借此避免生物体对于移植物的免疫排斥。 研究通过检测人类间质干细胞的存活、增殖和分化情况来评估人类间质干细胞(hMSCs)与补片间的相互作用。研究显示生长在静电纺织补片之上的细胞呈现典型的梭形形态，并表达与干细胞性相关的特征性基因。此外，生长在静电纺织补片的hMSCs不表达炎症标志物，这表明该补片没有引起任何免疫排斥反应。研究结果证明该补片有利于维持干细胞特性并可培养长达21天的时间。 最后，我们使用小鼠皮下模型，检测心补片的血小板衍生生长因子(PDGF-BB)和血管内皮生长因子(VEGF)释放能力，并控制生长因子的释放，来增加受损部位的局部血管生长，增加手术成功率。因此，本研究利用初代心肌细胞来测试复合微球(PLGA-MSV)，研究结果显示在原位心血管修补过程中，复合微球释放系统既降低了毒性，亦可释放正确的生长因子于正确的时间。