專利名稱：用于誘導(dǎo)干細胞定向分化的納米多孔生物材料薄膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物材料與組織工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適合于細胞生長并能誘導(dǎo)干細胞定向分化的納米多孔生物材料薄膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
生物材料的拓撲形貌是影響細胞行為的重要因素之一，細胞在體內(nèi)生存的微環(huán)境大多是由蛋白質(zhì)和多糖類大分子構(gòu)成的納米網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，而這種納米尺度的立體微觀結(jié)構(gòu)， 能調(diào)節(jié)與其相接觸的細胞的黏附、增殖、分化和遷移等行為和功能。近年來，隨著納米技術(shù)的迅速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣，包括在組織工程領(lǐng)域中用作支架材料。納米拓撲結(jié)構(gòu)的構(gòu)建對于從分子和細胞水平上控制生物材料與細胞間的相互作用，從而引發(fā)特異性細胞反應(yīng)，包括對細胞黏附、增殖、分化、凋亡以及細胞外基質(zhì)的重建等一系列行為起到重要作用，以及對于組織再生與修復(fù)都具有潛在應(yīng)用前景和意義。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種用于誘導(dǎo)干細胞定向分化的納米多孔生物材料薄膜，使適合于細胞生長并能誘導(dǎo)干細胞定向分化。本發(fā)明的另一目的是提供一種制備上述用于誘導(dǎo)干細胞定向分化的納米多孔生物材料薄膜的方法，以使其具有操作方便、簡單易行、成本低廉和可重復(fù)性好等優(yōu)點。技術(shù)方案為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種用于誘導(dǎo)干細胞定向分化的納米多孔生物材料薄膜，由以下方法所得在表面有二氧化硅膠體微球有序陣列的模板上涂覆生物材料溶液，固化成型后，分離模板和薄膜， 對薄膜進行拉伸或不拉伸，得納米多孔生物材料薄膜，其中，納米多孔生物材料薄膜的材質(zhì)為聚苯乙烯(PS)、聚乳酸(PLLA)、聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)或聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)0一種制備用于誘導(dǎo)干細胞定向分化的納米多孔生物材料薄膜的方法，包括以下步驟
(1)清洗模板載體，將載體放入盛有SiA納米粒子單分散乙醇溶液的容器中，室溫下靜置5 7d，取出，得表面形成二氧化硅膠體微球的有序陣列硬模板；
(2)在模板表面涂覆生物材料溶液，使其滲入S^2微球孔隙中，溶劑揮發(fā)，薄膜成型，用 2% ν/ν氫氟酸分離模板和薄膜，用1% ν/ν氫氟酸浸泡薄膜清除殘余SiO2微球，用純水沖洗薄膜，晾干，得納米多孔生物材料薄膜；其中，生物材料溶液為PS的甲苯溶液、PLGA的氯仿溶液、PLLA的二氯甲烷溶液或PMMA的N，N- 二甲基甲酰胺溶液；
(3)去除納米多孔生物材料薄膜邊緣不平整處，在8(T85°C的水浴中進行勻速拉伸納米多孔生物材料薄膜，得到不同拉伸度的納米多孔生物材料薄膜。步驟(1)中，載體為載玻片，采用體積比3 1的濃硫酸和過氧化氫混合液，在80°C下中放置，清洗至氣泡消失。步驟(1)中，SiA納米粒子的直徑為200nm，SiO2納米粒子單分散乙醇溶液的質(zhì)量體積濃度為5%。步驟(1)中，SiO2微球的有序陣列的長度為2 3cm。步驟(2)中，PS的甲苯溶液、PLGA的氯仿溶液、PLLA的二氯甲烷溶液以及PMMA的 N, N- 二甲基甲酰胺溶液的w/v濃度分別為20%、10%、洲以及25%。步驟(2)中，室溫下，待溶劑基本揮發(fā)，材料成固體狀，在真空干燥箱中60°C保溫 12h以上，使溶劑完全揮發(fā)，再放入80°C烘箱中固化2h，使薄膜成型。步驟(2)中，1% v/vHF浸泡薄膜4 以上，每1 換液一次，使薄膜上沒有殘余SW2 微球。步驟(3)中，不同拉伸度的納米多孔生物材料薄膜的拉伸倍數(shù)為2飛倍。上述的用于誘導(dǎo)干細胞定向分化的納米多孔生物材料薄膜在培養(yǎng)細胞和誘導(dǎo)干細胞定向分化中的應(yīng)用。本發(fā)明將該方法應(yīng)用到四種不同的生物材料上，包括PS、PLLA、PLGA和PMMA，這四種材料由于物理化學(xué)性質(zhì)的不同，其溶解溶劑，溶解濃度，由同一模板得到的納米多孔生物材料薄膜都不盡相同。有益效果本發(fā)明的優(yōu)點在于采用簡單易行的膠體粒子模板法，以不同材料制備有規(guī)則的納米多孔基底膜，該方法成本低廉，不需要超潔凈實驗環(huán)境，可重復(fù)性好，并可以大批量制備，具有操作方便、簡單易行、成本低廉以及可重復(fù)性好等優(yōu)勢，這些優(yōu)勢可被廣泛應(yīng)用于生物材料的納米結(jié)構(gòu)制備。制備的納米多孔生物材料薄膜可誘導(dǎo)干細胞定向分化，表現(xiàn)出其操縱細胞行為的潛力和在組織工程領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，非常適用于體外大規(guī)模細胞培養(yǎng)，具有很好的實用性，能夠產(chǎn)生很好的經(jīng)濟效益和社會效應(yīng)。


圖1是實施例1的四種不同生物材料以同一模板得到的納米多孔生物材料薄膜掃描電鏡圖2是拉伸納米多孔生物材料薄膜掃描電鏡圖，左列為PMMA，由上至下分別拉伸2倍、 3倍和4倍；右列為PS，由上至下分別拉伸2倍、3倍和6倍；
圖3為大鼠骨髓間充質(zhì)干細胞在PS薄膜上向成骨細胞分化實驗的免疫熒光染色(14 天，21天)和茜素紅染色( 天)圖片，其中紅色為細胞骨架，藍色為細胞核，綠色為骨鈣蛋白，紅色箭頭所指為鈣結(jié)節(jié)。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明。實施例1
二氧化硅(SiO2)膠體微球有序陣列模板的制備將濃硫酸(H2SO4)和過氧化氫(H2O2)按 3 1的體積比例混合，倒入放有載玻片的玻璃培養(yǎng)皿中，在80°C下中放置30min，至氣泡消失。取出載玻片，將其豎直插入盛有直徑為200nm的SiO2納米粒子單分散乙醇溶液的稱量瓶中，室溫下靜置5 7d，載玻片上即形成約2-3cm長度的SW2微球的有序陣列，得模板。
4
按一定的質(zhì)量體積比(w/v)將生物材料(溶質(zhì))溶于相應(yīng)溶劑中，磁力攪拌至完全溶解并混合均勻，得生物材料溶液；無氣泡的情況下將生物材料溶液涂覆在模板表面，使其滲入S^2微球孔隙中，平面膜則將生物材料溶液涂覆在潔凈的載玻片表面，不同生物材料使用的質(zhì)量濃度及對應(yīng)溶劑如表ι所示。表1不同生物材料使用的質(zhì)量濃度及對應(yīng)溶劑表。
權(quán)利要求
1.一種用于誘導(dǎo)干細胞定向分化的納米多孔生物材料薄膜，其特征在于由以下方法所得，在表面有二氧化硅膠體微球有序陣列的模板上涂覆生物材料溶液，固化成型后，分離模板和薄膜，對薄膜進行拉伸或不拉伸，得納米多孔生物材料薄膜，其中，納米多孔生物材料薄膜的材質(zhì)為PS、PLGA, PLLA或PMMA。
2.一種制備權(quán)利要求1所述的用于誘導(dǎo)干細胞定向分化的納米多孔生物材料薄膜的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)清洗模板載體，將載體放入盛有S^2納米粒子單分散乙醇溶液的容器中，室溫下靜置5 7d，取出，得表面形成二氧化硅膠體微球的有序陣列硬模板；(2)在模板表面涂覆生物材料溶液，使其滲入S^2微球孔隙中，溶劑揮發(fā)，薄膜成型，用 2% ν/ν氫氟酸分離模板和薄膜，用1% ν/ν氫氟酸浸泡薄膜清除殘余SiO2微球，用純水沖洗薄膜，晾干，得納米多孔生物材料薄膜；其中，生物材料溶液為PS的甲苯溶液、PLGA的氯仿溶液、PLLA的二氯甲烷溶液或PMMA的N，N- 二甲基甲酰胺溶液；(3)去除納米多孔生物材料薄膜邊緣不平整處，在8(T85°C的水浴中進行勻速拉伸納米多孔生物材料薄膜，得到不同拉伸度的納米多孔生物材料薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備用于誘導(dǎo)干細胞定向分化的納米多孔生物材料薄膜的方法，其特征在于步驟(1)中，載體為載玻片，采用體積比3 :1的濃硫酸和過氧化氫混合液，在80°C下中放置，清洗至氣泡消失。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備用于誘導(dǎo)干細胞定向分化的納米多孔生物材料薄膜的方法，其特征在于步驟(1)中，SiO2納米粒子的直徑為200nm，SiA納米粒子單分散乙醇溶液的質(zhì)量體積濃度為5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備用于誘導(dǎo)干細胞定向分化的納米多孔生物材料薄膜的方法，其特征在于步驟(1)中，SiO2微球的有序陣列的長度為2 3cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備用于誘導(dǎo)干細胞定向分化的納米多孔生物材料薄膜的方法，其特征在于步驟(2)中，PS的甲苯溶液、PLGA的氯仿溶液、PLLA的二氯甲烷溶液以及PMMA的N，N- 二甲基甲酰胺溶液的w/v濃度分別為20%、10%、2%以及25%。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備用于誘導(dǎo)干細胞定向分化的納米多孔生物材料薄膜的方法，其特征在于步驟(2)中，室溫下，待溶劑基本揮發(fā)，材料成固體狀，在真空干燥箱中 60°C保溫12h以上，使溶劑完全揮發(fā)，再放入80°C烘箱中固化池，使薄膜成型。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備用于誘導(dǎo)干細胞定向分化的納米多孔生物材料薄膜的方法，其特征在于步驟(2)中，1% v/vHF浸泡薄膜48h以上，每1 換液一次，使薄膜上沒有殘余S^2微球。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備用于誘導(dǎo)干細胞定向分化的納米多孔生物材料薄膜的方法，其特征在于步驟(3)中，不同拉伸度的納米多孔生物材料薄膜的拉伸倍數(shù)為2飛倍。
10.權(quán)利要求1所述的用于誘導(dǎo)干細胞定向分化的納米多孔生物材料薄膜在培養(yǎng)細胞和誘導(dǎo)干細胞定向分化中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于誘導(dǎo)干細胞定向分化的納米多孔生物材料薄膜及其制備方法，納米多孔生物材料薄膜由以下方法所得在表面有二氧化硅膠體微球有序陣列的模板上涂覆生物材料溶液，固化成型后，分離模板和薄膜，對薄膜進行拉伸或不拉伸，得納米多孔生物材料薄膜，其中，納米多孔生物材料薄膜的材質(zhì)為PS、PLGA、PLLA或PMMA。本發(fā)明的方法具有操作方便、簡單易行、成本低廉以及可重復(fù)性好等優(yōu)勢，制備的納米多孔生物材料薄膜可誘導(dǎo)干細胞定向分化，表現(xiàn)出其操縱細胞行為的潛力和在組織工程領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，非常適用于體外大規(guī)模細胞培養(yǎng)，具有很好的實用性，能夠產(chǎn)生很好的經(jīng)濟效益和社會效應(yīng)。
文檔編號C08J5/18GK102504430SQ201110425420
公開日2012年6月20日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者汪溪, 汪燕艷, 顧忠澤, 黃寧平 申請人:東南大學(xué)