[發(fā)明專利]具有細(xì)胞黏附反差特性的單層平行纖維圖案及其制備方法

在審

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• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113774009A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚響;顧張弘;張耀鵬;牛欠欠;歐陽秦君
• 申請（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號: C12N5/00
• 分類號: C12N5/00;D04H1/74
• 代理公司: 上海統(tǒng)攝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31303
• 代理人: 杜亞

本發(fā)明涉及一種具有細(xì)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(jīng)過抗細(xì)胞黏附接枝試劑接枝修飾；制備方法為：(1)采用所述抗細(xì)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(jié)合的部位，通過加熱固化或光照固化的方式使粘合劑交聯(lián)固化。本發(fā)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(zhǔn)確揭示纖維自身直徑、材質(zhì)、疏密排布等特征對細(xì)胞行為影響提供了有效的材料平臺。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種具有細(xì)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(xì)胞黏附反差特性的單層平行纖維圖案在準(zhǔn)確揭示纖維材料自身直徑、材質(zhì)、疏密排布等特征對細(xì)胞行為影響中的潛在應(yīng)用。

背景技術(shù)

機(jī)體內(nèi)的細(xì)胞外基質(zhì)為細(xì)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(xì)胞外基質(zhì)中多種重要的組份均為纖維狀結(jié)構(gòu)，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(xì)胞外基質(zhì)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(fā)高效生物材料離不開人們對細(xì)胞—材料相互作用規(guī)律的深刻認(rèn)識。細(xì)胞—纖維材料相互作用規(guī)律的揭示無疑能為生物纖維材料的開發(fā)和利用提供重要的理論指導(dǎo)和參考。在各類細(xì)胞行為響應(yīng)中，細(xì)胞黏附是細(xì)胞接觸材料表面時(shí)最早發(fā)生的細(xì)胞事件，且細(xì)胞黏附能夠?qū)罄m(xù)的細(xì)胞增殖、遷移和分化等其它細(xì)胞行為產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。因而，準(zhǔn)確揭示纖維材料自身特征(如纖維的直徑、材質(zhì)、疏密排布等)對細(xì)胞黏附等行為的影響顯得尤為重要。

利用經(jīng)典的靜電紡絲等技術(shù)，部分科學(xué)家已著手從纖維聚集體層面考察并證實(shí)了“纖維直徑”、“纖維的單一取向排布”與“無規(guī)排布”等特征能夠?qū)?xì)胞的黏附及分化行為產(chǎn)生明顯影響。如Badami等人通過靜電紡絲技術(shù)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(guī)排布)并指出此體系中的“纖維直徑”能夠影響MC3T3-E1細(xì)胞的黏附及后續(xù)的增殖和成骨分化行為(Biomaterials 2006,27,596-606)。隨著靜電紡絲技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展以及3D打印技術(shù)的興起，科學(xué)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(guī)取向纖維聚集體”對細(xì)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(xì)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(xì)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(xiàn)報(bào)道中所述纖維自身特征對細(xì)胞行為影響的研究結(jié)論，導(dǎo)致其難以在排除或剝離“背景黏附”干擾的情況下準(zhǔn)確揭示相關(guān)的細(xì)胞—纖維材料相互作用規(guī)律。截至目前，未見報(bào)道在排除所述“背景黏附”(如細(xì)胞透過纖維間空隙與背景基底材料的黏附、細(xì)胞跨越上下或左右鄰近多根纖維的黏附)干擾的基礎(chǔ)上考察纖維自身的直徑、材質(zhì)及其疏密排布等特征對細(xì)胞黏附及其后續(xù)行為的影響，其主要原因在于缺乏有效纖維材料平臺的構(gòu)建。

發(fā)明內(nèi)容

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

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：