[發明專利]具有細胞黏附反差特性的單層平行纖維圖案及其制備方法

在審

• 申請號: 202110987744.7
• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113774009A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 姚響;顧張弘;張耀鵬;牛欠欠;歐陽秦君
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C12N5/00
• 分類號: C12N5/00;D04H1/74
• 代理公司: 上海統攝知識產權代理事務所(普通合伙) 31303
• 代理人: 杜亞

本發明涉及一種具有細胞黏附反差特性的單層平行纖維圖案及其制備方法，纖維圖案包括基底和固定在基底上的單層平行排列的纖維，纖維的兩端通過粘合劑固定在所述基底；所述基底的表面經過抗細胞黏附接枝試劑接枝修飾；制備方法為：(1)采用所述抗細胞黏附接枝試劑接枝修飾基底后，通過靜電紡絲、干法紡絲、濕法紡絲或3D打印的方法在基底表面制備單層平行排列的纖維；(2)將粘合劑涂覆于步驟(1)制得的單層平行排列的纖維兩端與基底結合的部位，通過加熱固化或光照固化的方式使粘合劑交聯固化。本發明制得的纖維圖案能夠有效排除各類“背景黏附”的干擾，為準確揭示纖維自身直徑、材質、疏密排布等特征對細胞行為影響提供了有效的材料平臺。

技術領域

本發明屬于生物材料技術領域，涉及一種具有細胞黏附反差特性的單層平行纖維圖案及其制備方法，具有細胞黏附反差特性的單層平行纖維圖案在準確揭示纖維材料自身直徑、材質、疏密排布等特征對細胞行為影響中的潛在應用。

背景技術

機體內的細胞外基質為細胞的黏附、增殖、遷移、分化、表型維持等提供了極為重要的生物和物理支撐。細胞外基質中多種重要的組份均為纖維狀結構，如膠原蛋白、彈性蛋白、角蛋白等。由于纖維材料天生具有仿細胞外基質的特征，因而成為了一種重要的生物材料被加以研究和利用。開發高效生物材料離不開人們對細胞—材料相互作用規律的深刻認識。細胞—纖維材料相互作用規律的揭示無疑能為生物纖維材料的開發和利用提供重要的理論指導和參考。在各類細胞行為響應中，細胞黏附是細胞接觸材料表面時最早發生的細胞事件，且細胞黏附能夠對后續的細胞增殖、遷移和分化等其它細胞行為產生深遠影響。因而，準確揭示纖維材料自身特征(如纖維的直徑、材質、疏密排布等)對細胞黏附等行為的影響顯得尤為重要。

利用經典的靜電紡絲等技術，部分科學家已著手從纖維聚集體層面考察并證實了“纖維直徑”、“纖維的單一取向排布”與“無規排布”等特征能夠對細胞的黏附及分化行為產生明顯影響。如Badami等人通過靜電紡絲技術制備得到了不同直徑(0.5～2μm)的聚乳酸纖維聚集體(均為無規排布)并指出此體系中的“纖維直徑”能夠影響MC3T3-E1細胞的黏附及后續的增殖和成骨分化行為(Biomaterials 2006,27,596-606)。隨著靜電紡絲技術的進一步發展以及3D打印技術的興起，科學家們還成功制備了單一取向的纖維聚集體，并對比了“單一取向纖維聚集體”與“無規取向纖維聚集體”對細胞行為的影響差異(ACSAppl.Mater.Interfaces 2018,10,1566-1574；Colloid Surf.B-Biointerfaces 2018,171,461-467)。

然而，上述類似研究中均存在如下明顯“背景黏附”的干擾：細胞透過纖維間空隙與背景基底材料的黏附干擾(如附圖3中的第二列和第三列所示)、細胞跨越上下或左右方向上臨近纖維間的黏附干擾(如附圖3中的第三列所示)。所述“背景黏附”的干擾很可能會明顯影響上述文獻報道中所述纖維自身特征對細胞行為影響的研究結論，導致其難以在排除或剝離“背景黏附”干擾的情況下準確揭示相關的細胞—纖維材料相互作用規律。截至目前，未見報道在排除所述“背景黏附”(如細胞透過纖維間空隙與背景基底材料的黏附、細胞跨越上下或左右鄰近多根纖維的黏附)干擾的基礎上考察纖維自身的直徑、材質及其疏密排布等特征對細胞黏附及其后續行為的影響，其主要原因在于缺乏有效纖維材料平臺的構建。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術中存在的上述問題，填補該研究領域中有效材料平臺的空白，提供一種具有細胞黏附反差特性的單層平行纖維圖案及其制備方法。本發明通過綜合利用單分子層自組裝技術(即通過抗細胞黏附接枝試劑接枝修飾基底的技術)、靜電紡絲技術、干法紡絲技術、濕法紡絲技術、3D打印技術及材料粘合技術來構建所述纖維圖案。本發明的具有細胞黏附反差特性的單層平行纖維圖案，為準確揭示纖維材料自身直徑、材質、疏密排布等特征對細胞行為影響提供了一類有效的材料平臺。相關細胞—纖維材料相互作用的規律的準確揭示可進一步為生物纖維材料的開發和利用提供重要的借鑒和指導。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：