[发明专利]一种具有取向生长结构细胞的材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物材料领域，特别是涉及一种具有取向生长结构细胞的材料的制备方法。

背景技术

细胞与材料的相互作用是生物材料及组织工程研究的重要领域之一。大多数哺乳动物的细胞必须与材料粘附后才能进行增殖、迁移和分化。材料表面性质无论是表面拓扑微结构的差异还是化学信号的不同，都对细胞行为有很大的影响（包括从最初的粘附到增殖，甚至分化和最后形成新的组织），这种现象被称为接触诱导（Contact Guidance）。大多数正常组织内的细胞不是杂乱无序的，而是具有一定的有序取向结构，例如：肌腱细胞、骨细胞、心肌细胞及构成血管的内皮细胞、平滑肌细胞等在一定程度上均为有序结构。这也使得有效调控细胞取向生长在生物材料、仿生学及组织工程等领域具有重要的意义。

众所周知，对细胞生长进行结构调控是生物材料由单纯的材料学走向组织工程仿生的关键一步。通常获得取向生长的细胞往往是在一个图案化的基底上，利用化学或者物理的模板作用来限制细胞生长(Angew.Chem.Int.Ed.2009,48,5406;J.Appl.Biomater.Biom.2008,6,132)。已报道的传统方法主要是在基底上通过光刻或者电子束刻蚀等技术，首先得到具有一定微结构的模型，通过复型或者在图案化的材料上进行化学修饰差异化不同区域，进而对细胞的生长进行接触诱导。这些方法主要是利用微电子加工等方法得到可精确控制的周期性结构，主要在平面的基底上进行操作，但这些图案化基底的制备过程较为复杂，成本较高，难以得到大面积的制备，从而限制了其应用范围。因此，大批量、低成本地制备能诱导细胞取向生长的基底，是获得长程有序细胞生长的关键。同时,在曲面上获得长程有序生长的细胞更是一个难题。

摩擦法起始于1911年Mauguin观察到的现象，即用纸按一定方向擦拭玻璃基板，液晶分子长轴按上述方向排列的现象，该技术广泛应用于液晶显示领域(液晶器件手册[M].北京:海洋出版社,1992,254;Mol.Cryst.Liq.Cryst.1983,94,33)。之后在1991年，Jean C Wittmann等在报道摩擦PFTE诱导小分子在其上取向结晶，该技术在薄膜和界面材料等方面又有了进一步的发展（Nature1991,352,414;Macromolecules 2010,43,7604;Adv.Funct.Mater.2011,21,4047.）但是这一技术在微结构调控显得日益重要的生物材料方面还未得到拓展。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有取向生长结构细胞的材料的制备方法；通过在摩擦取向的聚合物的基底上涂覆生物相容性高分子薄膜，经热处理复合形成聚合物/生物相容性高分子二元复合膜，之后在该复合膜上进行细胞培养，得到具有取向生长结构细胞的材料；该制备方法能大批量、低成本地制备具有取向生长结构细胞的材料。

一种具有取向生长结构细胞的材料的制备方法，包括以下步骤：

1）制备具有摩擦取向的聚合物的基底；

2）在具有摩擦取向的聚合物的基底上附着生物相容性高分子薄膜，得到具有聚合物/生物相容性高分子二元复合膜的基底；

3）在具有聚合物/生物相容性高分子二元复合膜的基底上进行细胞培养。

进一步地，所述步骤1）是首先，将聚合物和基底加热到室温至聚合物熔融温度之间；其次，固定基底，对聚合物施加垂直于基底的50~500N的向下的压力，并沿水平方向对聚合物施加5~300N的推力，使聚合物在基底上水平延展，得到具有摩擦取向的聚合物的基底；其中，所述基底的动摩擦系数为0.06~0.7。

进一步地，所述聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸二乙酯、聚乙烯萘酸酯、聚醚砜或聚碳酸酯。

进一步地，所述基底为玻璃片、石英片或单晶硅片。使用前应保持洁净。

进一步地，所述步骤2）是将步骤1）制得的具有摩擦取向的聚合物的基底浸入生物相容性高分子溶液中，缓慢提拉基底，待生物相容性高分子溶液的溶剂完全挥发后，在生物相容高分子玻璃化转变温度与熔融温度之间对基底进行热处理，得到具有聚合物/生物相容性高分子二元复合膜的基底。

进一步地，所述步骤2）是利用旋涂法将生物相容性高分子溶液旋涂到步骤1）制得的具有摩擦取向的聚合物的基底上，旋涂速度为500~5000转/分，待生物相容性高分子溶液的溶剂完全挥发后，在生物相容高分子玻璃化转变温度与熔融温度之间对基底进行热处理，得到具有聚合物/生物相容性高分子二元复合膜的基底。