[发明专利]一种氧化锌纳米棒阵列细胞培养衬底及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种氧化锌纳米棒阵列细胞培养衬底及其制备方法与应用。本发明将铝箔包裹的导电衬底置于六水合硝酸锌‑六次甲基四胺的水溶液中通过水浴法生长得到氧化锌纳米棒阵列细胞培养衬底，制备方法简单，成本低廉，无需在衬底上预先制备氧化锌籽晶层，通过水浴法在多衬底上制备的氧化锌纳米棒，直径为50～500nm，长度为0.5～5μm，这种大尺寸氧化锌纳米棒不易被细胞摄取溶解，可以长时间持续生效，并且提供了更好的细胞粘附性；本发明制备的氧化锌纳米棒阵列细胞培养衬底对于体外长期培养1～30天或传代的条件下维持干/祖细胞干性效果良好。

技术领域

本发明涉及一种氧化锌纳米棒阵列细胞培养衬底及其制备方法与应用，尤其涉及一种维持细胞干性的氧化锌纳米棒阵列细胞培养衬底及其制备方法与应用，属于生物材料技术领域。

背景技术

在现代医学中，干/祖细胞研究是最有潜力的领域之一，并且极大地推动了生命科学和生物医学的进步。不断增长的组织再生以及其他干/祖细胞治疗方面的需求，需要由大量具有自我更新能力的干/祖细胞来实现。然而，在长时间体外培养和多次传代的条件下，干/祖细胞的干性会逐渐降低，即增殖速率逐渐降低，并逐渐失去多向或单向定向分化的能力。作为组织工程重要的种子细胞，如何维持干/祖细胞在体外培养条件下的干性，是组织工程面临的重要问题之一。

目前，维持细胞干性的传统手段是通过加入生长因子来实现的，比如成纤维生长因子(bFGF)、上皮细胞生长因子(EGF)和白血病抑制因子(LIF)等。虽然这些生长因子维持细胞干性的效果显著，但是由于其价格昂贵、储存过程中容易降解失效等不足，临床应用受到了限制。

近些年来随着纳米科学的发展，作为一种新兴手段，纳米材料由于成本低廉，渐渐被用于生物医学领域，其中包括维持干/祖细胞的干性。在各种纳米材料中，氧化锌具有独特的光电、压电等物理性质以及可控的纳米形貌，因而引起了广泛关注。作为用途广泛的材料，氧化锌纳米材料对干/祖细胞的增殖，以及行为和命运具有重要的调控作用。

目前，中国专利文献CN109675100A和CN109647298A分别公开了聚乳酸-氧化锌微米纳米多级结构复合微球、聚乙烯-氧化锌微米纳米多级结构复合微球材料在干细胞扩增和维持干细胞干性方面的应用，但是制备过程中需要使用二氯甲烷、聚乙烯醇等刺激性有机物，材料制备步骤包括预先制备籽晶，周期较长，疏水微球不利于细胞的粘附。其中，氧化锌纳米棒的长度为10-50nm，由于干/祖细胞对周围纳米颗粒的摄取作用很强，在这个尺寸范围内，氧化锌纳米棒易被细胞吞噬溶解从而快速失效，不易实现长期的细胞扩增和干性维持。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种氧化锌纳米棒阵列细胞培养衬底及其制备方法与应用，本发明的制备方法简单，成本低廉，无需在衬底上预先制备氧化锌籽晶层；在体外长期培养条件下，该细胞培养衬底具有良好的维持干/祖细胞干性的效果。

本发明的技术方案如下：

一种氧化锌纳米棒阵列细胞培养衬底，是将铝箔包裹的导电衬底置于六水合硝酸锌-六次甲基四胺的水溶液中通过水浴法生长得到的，所述氧化锌纳米棒的直径为50～500nm，长度为0.5～5μm。

本发明中，所述的氧化锌纳米棒阵列细胞培养衬底，无需预先制备籽晶层，利用原电池原理在导电衬底上通过水浴法生长氧化锌纳米棒阵列，所述氧化锌纳米棒的直径为50～500nm，长度为0.5～5μm，这种大尺寸氧化锌纳米棒不易被细胞摄取，可以长时间持续生效，并且提供了更好的细胞粘附性，通过将干/祖细胞接种在这种纳米棒阵列细胞培养衬底上，维持细胞干性。

上述氧化锌纳米棒阵列细胞培养衬底的制备方法，步骤如下：

(1)用铝箔将导电衬底包裹起来，露出导电面，所述导电面用于生长氧化锌纳米棒阵列；