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缺血性心肌梗死已经成为严重威胁人类健康的重大疾病类型。心脏组织工程将具有成血管或成心肌潜能的细胞与支架材料复合，展现了广阔的应用前景。其中，研制出具有匹配的力学强度、良好的生物相容性和促成血管、成心肌活性的支架，成为了心脏组织工程的关键环节。本文以脱细胞的细胞外基质(ECM)和壳聚糖天然高分子材料为主体，一方面采用天然无毒的交联剂原花青素(PC)对支架进行交联，旨在提高力学性能、稳定性及抗钙化性能;另一方面，在支架材料中复合具有促成血管作用的硅酸钙(CS)生物陶瓷，以期通过钙和硅离子的释放，改善血管化和心肌细胞的增殖与成熟。通过对支架材料微观形貌的构造和硅酸盐成分的复合，考察微结构和活性元素的因素分别对细胞的行为有何影响。主要研究内容和结果分为以下四个部分: 1.PC与戊二醛(GA)共交联脱细胞血管。首先采取不同交联时间和共交联顺序制备了PC与GA共交联的脱细胞血管支架。结果表明，缩短交联时间为12小时，采用先PC后GA的交联顺序(PC-GA)，可使PC率先封闭钙化的成核位点，共交联的GA在表面形成致密的保护膜，有效提高血管的交联稳定性与抗钙化性能，同时PC对弹性蛋白的交联度适中，保持了血管的弹性。然后考察不同浓度配比的PC-GA对血管性能的影响，结果显示PC浓度为1.00 mg/mL，GA浓度在1.25～3.75 mg/mL范围内，共交联血管支架后可有效提高其抗张强度，并保持血管柔软的状态。同时GA的共交联作用提高了PC交联稳定性与抗胶原酶（Ⅱ型）和弹性蛋白酶降解能力。与临床常用的6.25mg/mL GA单独交联组织相比，采用PC-GA共交联可明显降低GA用量，且凸显了PC的抗钙化和无细胞毒性的优势，使共交联血管支架具有良好的抗钙化性能并支持人脐静脉内皮细胞(HUVEC)的正常生长。本章对脱细胞基质支架的交联处理工艺进行了详细的表征，得到了一种普适的交联胶原/弹性蛋白支架的方法。 2.PC交联的CS/脱细胞心肌ECM支架。本研究中首先考察了CS浸提液中释放的离子对新生大鼠心肌细胞(NRCM)的影响，结果表明Ca、Si离子的释放浓度分别在0.11～13.86 ppm和0.15～19.18 ppm范围时可促进NRCM的增殖以及MHC、CTnT、CAV2.1和CX43的表达。然后通过酶化学法制备了猪左心室的脱细胞心肌支架，并采用不同浓度的PC进行交联。结果表明，PC交联可有效提高脱细胞心肌ECM的力学强度和稳定性。当PC浓度为0.1mg/mL时，交联的支架与天然心肌有最匹配的力学性能。通过控制初始的CS浸提液浓度，可调控支架中释放的Ca、Si离子浓度在1.35～7.49 ppm and0.51～3.72 ppm范围内，该浓度区间可有效促进成血管和心肌成熟。细胞实验结果显示，PC交联的CS/脱细胞心肌ECM支架可支持NRCM、HUVEC和人皮肤成纤维细胞（HDF）的粘附，并促进三种细胞的增殖。QRT-PCR结果表明，支架中释放的活性离子可以促进心肌成熟和成血管因子的表达。因此，PC交联与CS复合作为制备稳定且具有生物活性的脱细胞心肌ECM复合支架的有效方法，在心肌修复中具有很好的应用前景。同时硅酸盐浸提液渗透法具有条件温和、简便易行的优点，可以拓展到多种要求内部无机相均匀分散的生物陶瓷-天然高分子复合补片材料的制备中。 3.PC交联的CS/微米孔心肌支架。本章将第二部分的脱细胞心肌ECM补片进行改造，通过酶消化-冷冻干燥的方法制备出具有微米孔结构的块体支架。采取不同浓度的PC对多孔支架进行交联，有效提高了化学稳定性。尤其是1.0 mg/mL PC交联的支架，其内部孔径较大，溶胀率与抗酶降解能力提高，交联度适中，并且可以支持H9c2心肌细胞(CM)、HUVEC和HDF的生长。然后考察了CS浸提液中释放的离子对HUVEC细胞活力的影响，结果显示Ca、Si离子浓度分别在1.01～60.57 ppm和0.67～46.93 ppm时可促进HUVEC的增殖。基于以上结果，在支架中复合不同浓度的CS，当掺杂量不高于0.1％时，离子7天内可持续释放，且不会发生矿化。其中，0.1％ CS的复合支架释放的离子可以有效促进CM和HUVEC的增殖。将1.0 mg/mL PC交联与0.1％ CS掺杂相结合，制备得到稳定的、具有生物活性的微米孔心肌块体支架，该支架释放的Ca、Si离子释放浓度分别为9.58～17.91 ppm和3.14～9.75 ppm，促进了HUVEC中VEGF、KDR和eNOS等因子的上调。该块体支架具有微米孔结构和促成血管活性，可以提高移植体的血管化程度，在厚缺损部位的心肌修复中具有重要的意义。 4.CS/壳聚糖电纺丝纤维。为探索补片支架的表面微观结构和组成元素对心肌细胞行为的影响，设计并通过静电纺丝技术制备了结构可控、可缓慢释放活性离子的CS/壳聚糖复合纤维膜。对比定向和非定向的纤维结构，结果显示具有定向结构且丝径约为700nm的纤维表面，CM与HUVEC均可以取向生长，而非定向组表面的细胞无序排列。同时，电纺丝纤维的定向结构可以促进CM和HUVEC的增殖以及心肌成熟相关基因和成血管因子的表达。对比掺杂与未掺杂CS的壳聚糖定向纺丝，结果显示CS复合量为0.1％和1.0％的电纺丝纤维7天内释放的Ca离子浓度分别为1.94～5.92 ppm和6.19～11.78ppm，Si离子浓度分别为0.07～0.36 ppm和0.14～0.97 ppm。生物学评价结果显示，复合纤维膜中释放的活性离子可进一步促进细胞的增殖以及心肌成熟和成血管因子的表达。本章结果表明，材料的微结构和活性元素组成可协同促进CS/壳聚糖纺丝纤维膜的促心肌成熟与促成血管活性。以上两种因素为我们从多个角度设计具有生物活性的心肌补片材料提供了重要的依据。 综上所述，CS复合、微观形貌的构造以及PC交联可同时在影响细胞增殖与分化和力学稳定性方面同时发挥重要作用。CS/天然高分子复合的生物活性材料在心血管和心肌组织的再生中具有很好的应用潜能。