[發明專利]一種異質結構的結構色微纖維及其制備方法和心肌細胞檢測方法

有效

• 申請號: 202011313563.8
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112485247B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 趙遠錦;陳卓玥;王月桐;池俊杰;張大淦;商珞然
• 申請（專利權）人: 南京鼓樓醫院
• 主分類號: G01N21/78
• 分類號: G01N21/78;G01B11/16;D01F6/44;D01F1/10;B01L3/00;B01J19/12
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 劉佳慧

本發明公開了一種異質結構的結構色微纖維及其制備方法和心肌細胞檢測方法，其中制備方法為采用毛細管構建微流控芯片用于異質結構的結構色微纖維制備平臺，配置預聚液作為纖維組分，預聚液包括生物相容性水凝膠溶液和至少一種濃度的二氧化硅非密堆積膠體晶體預凝膠，各預聚液中分別加入有光引發劑；兩類預聚液經由微流控芯片程序化交替注入收集管中，通過紫外光持續照射收集管部分，獲得異質結構的結構色微纖維。本發明具有可控制備、成本低廉、可實現細胞生理可視化定量傳感等優點。

技術領域

本發明屬于生物醫藥材料領域，尤其涉及一種異質結構的結構色微纖維及其制備方法和心肌細胞檢測方法。

背景技術

細胞產生的機械力在調節從細胞到組織水平的生物學功能中具有重要作用。細胞機械力的異常通常與器官組織的功能失調和解剖狀態異常有關，因此細胞機械力已逐漸被視為疾病評估的要素。為了有效地測量細胞機械力，研究人員已經提出并開發了各種機械力傳感技術，例如原子力顯微鏡、牽引力顯微鏡、彈性體微柱陣列分析等。這些微量力學傳感技術雖然在生物力學過程和亞細胞結構觀察方面具有巨大優勢，但是大多都依賴于復雜的設備和繁瑣的模擬計算，費用高昂，耗時較長。此外，其中的一些技術甚至可能在測量過程中對細胞造成結構損壞，導致測量結果的可信度下降。因此，可用于細胞力學的簡便有效的動態檢測方法仍有待開發。

心臟是人體最重要的器官之一，其為全身器官、組織提供充足的血流量，維持器官、組織細胞的正常代謝和功能。心肌細胞產生的周期性收縮是心臟發揮功能的重要前提，如果心肌細胞有損，則會導致心臟功能缺陷。近年來，隨著冠心病及先心病對人類威脅日益加重，針對心肌細胞藥物的研發、篩選和評估成為生物醫學領域急需解決的問題之一。同時，能夠解決心肌細胞實時監測、同步反饋的傳感平臺也是該領域面臨的挑戰。

光子晶體材料是一類具有兩種或兩種以上折射率的周期性微納結構材料，因其可以調控光子在其內部的運動、反射一定波長的電磁波，從而具有光子帶隙和結構色的獨特性質。通過調控光子晶體材料的結構構成或折射率大小，可以實現對其結構色的調控。

發明內容

為了解決心肌細胞傳感依賴大型復雜儀器、心臟新藥開發缺乏有效體外模型的缺點，本發明提供了一種基于微流控芯片的、具有軸向異質結構的結構色微纖維及其制備方法和心肌細胞檢測方法，所述心肌細胞檢測方法的特征在于通過心肌細胞周期性收縮拉動微纖維結構色區域產生形變和顏色變化，實現心肌細胞的可視化檢測傳感。該微纖維可應用于心肌細胞生理信號轉化、可視化檢測等技術領域中。

為實現上述目的，本發明提供一種異質結構的結構色微纖維的制備方法，具有這樣的特征：采用毛細管構建微流控芯片用于異質結構的結構色微纖維制備平臺，配置預聚液作為纖維組分，預聚液包括生物相容性水凝膠溶液和至少一種濃度的二氧化硅非密堆積膠體晶體預凝膠，各預聚液中分別加入有光引發劑；兩類預聚液經由微流控芯片程序化交替注入收集管中，通過紫外光持續照射收集管部分，聚合后獲得異質結構的結構色微纖維。

其中通過調整微流控流速、預聚液通入時間、收集管毛細管管徑、注液口數量及預聚液種類，可以獲得不同長度、組分、直徑、結構的異質結構結構色微纖維。將其中一種組分對應的微流控速調快，通入時間加長，對應組分所在纖維中的長度會相應增長；增加或減小收集管毛細管管徑，纖維直徑會相應地增大或減小；增加或減少注液口數量及預聚液種類，異質結構的結構色微纖維所包含組分會相應的增加或減少。

進一步，本發明提供一種異質結構的結構色微纖維的制備方法，還可以具有這樣的特征：其中，所述生物相容性水凝膠溶液為10～30％質量體積比濃度的甲基丙烯酸酯化明膠溶液。