本发明公开了一种制备微纳多级结构二氧化钛纳米管以调控间充质干细胞定向分化为类平滑肌细胞的方法。首先结合紫外光刻图形技术和阳极氧化技术制备出一种TiO₂纳米管微沟槽结构。然后在制备出的TiO₂纳米管微沟槽结构表面，利用频繁传代换液的方法，在不加入任何生化诱导因子的条件下，直接诱导间充质干细胞定向分化为类平滑肌细胞。本发明在Ti表面制备微纳多级结构二氧化钛纳米管，结合频繁传代换液的方法，在不加入任何生化诱导因子的条件下达到了直接诱导间充质干细胞定向分化的目的。