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近年来,随着组织工程学的兴起,细胞支架材料的研究成为研究者关注的焦点。蚕丝丝素蛋白（Silk Fibroin）是一种天然高分子材料,不仅具有优良的生物相容性、生物可降解性,较低的免疫性和组织反应性,无毒、无刺激性,而且具有优良的环境稳定性和可再生性以及独特的物理化学性能,在生物医学领域有着广泛的应用。静电纺丝SF纳米纤维支架具有很高的比表面积,在形态上能更好的模拟细胞外基质（ECM）的网状结构,有利于细胞的黏附、增殖和迁移,最适合作为组织工程细胞生长的支架材料。但是通过静电纺丝得到的SF纳米纤维分子结构以α-螺旋和无规卷曲为主,属无定形结构,结晶度低,具有水溶性,且比较脆硬,力学性能很差,因此使得以SF纳米纤维为材料的组织工程细胞生长支架的广泛应用受到限制。支架材料的力学性能是支架在组织工程和再生医学中发挥其功效的关键,就微观尺度而言,支架中的纳米纤维必须具有足够的强度和韧性去支撑细胞的附着、生长、迁移和细胞外基质的沉积,同时,就宏观尺度而言,纳米纤维膜支架必须具有与替代组织相匹配的力学性能。因此,细胞支架构建是一项富有挑战的工作。鉴于已有的高分子结构与性能相关理论,纳米纤维支架的力学性能由构成支架材料的单纤维性能和支架的微观结构所决定。SF与其它具有生物相容性和生物可降解性的聚合物,如聚己内酯（PCL）共混,通过高聚物共混体系的协同效应,在不影响生物学性能的同时可以调变纤维的力学性能。针对特定替代组织而言,从组成支架的纤维到整体的纤维膜支架,它们的力学性能都有特定的要求,显然要实现理想的组织工程支架构建,在对纤维的结构和性能实现调控的同时,也要对整体支架的力学性能进行调控。对传统材料而言,连续的尺度通常接近分子水平,而静电纺丝纤维膜支架材料其连续的尺度接近微米级,当非线性的纤维应力-应变响应综合在一起的时候,能够在样品宏观尺度引起复杂的响应,对此经典材料力学模型已不再适用,需要建立此类由密集的纤维网络构成的支架结构拉伸力学关系模型来表征和预测支架材料的力学性能。因此,本文以SF和PCL为材料,通过高聚物共混体系的协同效应,利用静电纺丝技术制备SF/PCL复合纳米纤维膜。采用正交实验设计和多指标归一化方法,分析了溶质浓度、溶质质量配比、纺丝流率这三个因素对SF/PCL复合纳米纤维膜结构和力学性能的影响程度,得到静电纺丝SF/PCL复合纳米纤维支架最优纺丝工艺。在此基础上,采用安捷伦公司的T150微纳米纤维拉伸机测试了SF/PCL纳米纤维的力学性能,研究在不同拉伸状态条件下SF/PCL复合纳米纤维膜的力学性能,揭示了SF/PCL复合纳米纤维膜结构和性能的调变规律,建立了单纤维与纤维网状结构纤维膜支架之间拉伸力学关系模型。同时,依据纳米纤维膜微观结构特征,利用Matlab和Abaqus软件及分析计算手段,构建了SF/PCL复合纳米纤维膜三维有限元拉伸模型,模拟和分析了在纤维随机分布和取向分布两种情况下的SF/PCL复合纳米纤维膜拉伸变形行为和力学性能。该研究将为深入理解SF共混体系的组成-结构-性能之间的关系和力学性能改变的机制,纳米纤维支架拉伸力学性能的预测,以及为具有实际使用价值的SF纳米纤维组织工程细胞支架的研究与开发提供理论和实验依据,对于推动SF在组织工程中的应用具有重要意义。本文主要结论如下:（1）静电纺丝SF/PCL复合纳米纤维膜的最优工艺:环境温度25±2℃,相对湿度35±5%,溶剂为六氟异丙醇（HFIP）,溶质浓度6%,溶质质量比(WSF/WPCL)3:2,纺丝电压15 kV,纺丝距离12 cm,纺丝流率1.2 ml·h-1。（2）SF/PCL纳米单纤维在拉伸过程中表现出弹塑性力学响应行为,应力-应变曲线的线弹性阶段占总体很小部分,随后,纤维进入塑性阶段,拉伸曲线表现出明显的分段性。单纤维拉伸变形的非线性特性,对于由单纤维构成的纤维网状结构来讲,必须考虑这一因素。（3）在纤维接收器辊筒静止时,SF/PCL复合纳米纤维分布总体上呈均匀分布,纤维直径在300 nm左右,纤维膜的拉伸破坏机理主要是SF/PCL复合纳米纤维不可恢复的重新取向排列和破坏失效;小应变循环拉伸过程中,SF/PCL复合纳米纤维膜表现出很好的耐疲劳性,是作为组织工程支架的理想材料。纤维接收器辊筒转动时,转速对纤维的直径作用不显著,纤维膜的孔径大小及分布与纳米纤维的取向分布情况有关,纤维层的取向度越大则纤维之间的排列就越紧密,纤维膜的孔径就会变得越小且分布越集中;当辊筒转速低于2.38 m·s-1时,纤维呈无规随机分布,当辊筒转速11.88 m·s-1时,纤维沿辊筒转动方向（MD）的取向排列程度达到最大,复合纳米纤维膜呈现出明显的力学各向异性;纤维取向分布的SF/PCL复合纳米纤维膜在等速双轴向拉伸时,辊筒转速的提高使纤维膜沿与辊筒转向正交方向（CD）上的拉伸曲线变得平滑,同时,纤维膜的初始模量、屈服应力和断裂应力降低,而在MD上的情况却与之相反,这与纤维膜在单轴向拉伸时的变化趋势是一致的。（4）纤维膜的拉伸力学性能主要由以下几个结构参数决定:试样长宽比、孔隙率、纤维直径及纤维曲率。单轴向拉伸过程中,建立的基于细观结构连续体的模型分析得到了单纤维与纤维膜间的拉伸受力关系,对于非均匀分布的弯曲纤维而言,纤维膜的拉伸应力只需在纤维均匀分布的纤维膜拉伸应力关系式中引入纤维分布概率密度函数即可。若纤维膜在双轴向拉伸过程中不存在剪切变形,则其双轴向拉伸的力学性能将完全可由单轴向拉伸的研究所替代。（5）利用Matlab 2015b数值分析软件和Abaqus 6.11-3有限元软件,建立了纤维随机分布和取向分布两种情形下的三维网状结构SF/PCL复合纳米纤维膜拉伸仿真模型。模型的结构参数长宽比、孔隙率和纤维曲率与模型弹性模量呈负相关;单轴向拉伸情形下,纤维均匀分布的有限元模型仿真分析值与理论值、实验值之间取得了较好的相互印证;双轴向拉伸情形下,纤维均匀分布的有限元模型仿真结果印证了双轴拉伸力学理论分析的正确性（不考虑拉伸过程中发生的剪切变形作用,纤维膜的双轴向拉伸研究可由单轴向研究所替代）;同时,仿真结果表明纤维膜的拉伸模量与拉伸加载端的宽度呈反比,孔隙率对拉伸模量的影响与单轴向拉伸时相同,即纤维膜孔隙率越大,则拉伸模量越小;在小应变情况下,纤维取向分布的SF/PCL复合纳米纤维膜双轴向拉伸有限元仿真分析值与实验值之间能较好吻合。本文的创新点主要有以下几个方面:（1）研究静电纺丝SF/PCL复合纳米纤维支架宏观力学行为与微观结构的关系,建立了单纤维与纤维膜之间拉伸力学关系,为设计组织工程支架用静电纺丝纳米纤维膜材料的力学性能提供了理论依据。（2）创新性地从静电纺丝纳米纤维膜真实的微观结构出发,将一根根纳米纤维（随机分布或取向分布）用相互交织的梁单元进行模拟,开发了SF/PCL复合纳米纤维膜单轴向和双轴向拉伸弹塑性有限元模型。（3）利用所建的有限元拉伸模型,对SF/PCL共混复合纳米纤维膜的力学拉伸变形进行数值仿真分析,实现了对组织工程支架用静电纺丝纳米纤维膜支架从结构到力学性能的有效调控。