[發明專利]一種可見光高透過率的光響應納米結構薄膜及其應用

有效

• 申請號: 201310726068.3
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN104087928A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 周婧;王耀捐
• 申請（專利權）人: 周婧
• 主分類號: C23C24/00
• 分類號: C23C24/00;C12M3/04;C12N5/00;B82Y40/00
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明屬于組織工程領域，特別涉及一種可見光高透過率的光響應納米結構薄膜及其應用。

背景技術

細胞培養（in?vitro?cell?culture）是生物相關領域研究必不可少的技術。在體外細胞培養過程中如何減少操作過程中對細胞行為的不利影響因素，使細胞較好的粘附生在，從細胞水平上體現對藥物或材料的響應，這些直接影響新藥物與新型醫用材料的研發。

大多數體外培養的細胞為貼壁細胞。目前常用的細胞培養器皿材料為聚苯乙烯，貼壁細胞通過細胞外基質（ECM）蛋白與基板作用從而粘附在聚苯乙烯細胞培養器皿表面。相關研究發現，基底材料表面的宏觀親疏水特性和表面帶電性質對細胞外基質蛋白在基板上的吸附有著非常重要的影響。細胞外基質蛋白通常容易吸附在較為疏水或帶正電的基板表面，，而不易于吸附在親水或帶大量負電的基板上。在進行大多數細胞相關實驗時需要將細胞從培養基板表面上脫離下來。現有常規的方式是采用以胰酶為代表的消化酶將連接細胞與培養基板的細胞外基質蛋白消化掉，從而使細胞脫離培養基板表面。然而，這種方式中胰酶的用量和作用時間則需要較為精確的控制，否則可能同時將細胞膜消化，從而損傷細胞。而且，由于ECM上存在大量信號通道且具有一定的生物學功能，因此消化掉部分ECM的細胞可能無法否完整、可靠地反映出所要表征的效應。

近年來，采用溫敏聚合物異丙基丙烯酰胺利用其親疏水性可隨溫度變化的特性成功地通過溫度變化實現了細胞從細胞培養器皿上可控脫離[N.?Matsuda,?T.?Shimizu,?M.?Yamato,?T.?Okano,?Tissue?Engineering?Based?on?Cell?Sheet?Technology,?Advanced?Materials,?2007,?19,?3089–3099]。但是，改變溫度會影響細胞的活性，且操作過程復雜，所需要的操作時間也比較長。

發明內容

本發明提供一種可見光高透過率的光響應納米結構薄膜，使用其進行細胞培養可以方便、快速、安全的使細胞從培養基板上脫離。

本發明還提供一種利用所述的光響應納米結構薄膜制成的細胞培養器皿。

本發明還提供所述的光響應納米結構薄膜在細胞培養方面的應用。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：?

一種光響應納米結構薄膜，其制備方法包括如下步驟：（1）光響應納米顆粒均勻分散于水中形成質量分數為10~20%的納米顆粒分散液；將所述納米顆粒分散液與醇和有機溶劑按：0.02~0.06:6~9:1~3的比例配成前驅體溶液；（2）將所述前驅體溶液按20~52μL/cm²的濃度均勻滴加到聚苯乙烯培養器皿上，然后在40~90℃的溫度下干燥，干燥后即可獲得晶粒尺寸為10~30nm，厚度為20nm～100nm，可見光透過率為89%~98%的光響應納米結構薄膜。

本發明中，利用細胞外基質蛋白細胞易于吸附與帶正電的基板表面而不易于吸附在帶較大負電的表面等特性，選擇在光照射下表面電性轉變的光響應材料，并在細胞培養器皿的細胞接觸表面形成高光透過率的光響應納米材料薄膜作為細胞培養表面。所培養的細胞在經光照射后，表面帶電性質發生變化，細胞外基質蛋白自發從培養器皿表面脫離，從而引起細胞脫附。

作為優選，所述光響應納米顆粒為納米氧化鈦、納米氧化鋅、納米氮化鎵、納米氧化鋯或納米氧化鐵。即，所述光響應納米結構薄膜為納米顆粒為納米氧化鈦、納米氧化鋅、納米氮化鎵、納米氧化鋯或納米氧化鐵薄膜。

作為優選，所述醇為甲醇、乙醇、丙醇或丁醇。

作為優選，所述有機溶劑是四氫呋喃、三氯甲烷或二氯甲烷。

一種利用述的光響應納米結構薄膜制成的細胞培養器皿。一般，將本發明所述的光響應納米結構薄膜制備于細胞培養器皿內即可。

一種所述的光響應納米結構薄膜在細胞培養方面的應用，將所述的光響應納米結構薄膜置于細胞培養器皿與細胞接觸的表面上，在光響應納米結構薄膜上進行體外細胞培養；在體外細胞培養完成后，通過紫外光或可見光照射處理使生長于所述光響應納米結構薄膜表面的細胞從所述細胞培養器皿上脫附下來。在所述細胞培養器皿的細胞培養表面上進行并完成體外細胞培養后，通過從底部射入360~450nm的光照射處理，所述光響應納米結構薄膜具有光至表面電荷變化性能，能使生長于所述細胞培養表面的細胞從所述細胞培養器皿表面脫附。