聚乙烯-氧化锌微米纳米多级结构复合微球材料及应用制造技术

本发明专利技术公开了一种聚乙烯‑氧化锌微米纳米多级结构复合微球材料及应用，本发明专利技术的聚乙烯‑氧化锌微米纳米多级结构复合微球材料是将聚乙烯微球浸入醋酸锌溶液中，待表面沾有醋酸锌后，取出微球，通过氧等离子清洗机打氧处理，使微球表面结合氧化锌。将表面带有氧化锌的聚乙烯微球置于硝酸锌与六甲基四胺混合液中，在80‑100℃恒温水浴下搅拌，待反应完全后，洗涤、干燥，即得。该微球结构稳定、尺寸均一、直径为150‑400μm，氧化锌纳米棒长度为10‑50nm。将人脂肪间充质干细胞接种在该微球上，可以促进干细胞的增殖，并维持干细胞的干性。

Polyethylene-Zinc Oxide Micron-nanometer Multistage Composite Microspheres and Their Applications

The invention discloses a polyethylene-zinc oxide micron-nano-multi-level structure composite microsphere material and its application. The polyethylene-zinc oxide micron-nano-multi-level structure composite microsphere material of the invention immerses the polyethylene microsphere into zinc acetate solution, after zinc acetate is stained on the surface, the microsphere is taken out, and the surface of the microsphere is combined with zinc oxide by oxygen plasma cleaning machine. Polyethylene microspheres with zinc oxide on the surface were placed in a mixture of zinc nitrate and hexamethyltetramine, stirred in a constant temperature water bath at 80 100. After the reaction was completed, they were washed and dried. The microspheres are stable in structure, uniform in size, 150 400 um in diameter and 10 50 nm in length. Inoculation of human adipose-derived mesenchymal stem cells onto the microspheres can promote the proliferation of stem cells and maintain the stem cell viability.

【技术实现步骤摘要】
聚乙烯-氧化锌微米纳米多级结构复合微球材料及应用
本专利技术涉及生物医学工程
，具体涉及一种聚乙烯-氧化锌微米纳米多级结构复合微球材料及其在维持干细胞干性中的应用。
技术介绍
干细胞治疗技术在基因治疗、自身免疫性疾病、脑部和神经系统疾病治疗、心血管疾病治疗中显示出巨大的临床应用前景。其中，自体成体干细胞移植的优势尤为突出。成体干细胞是指存在于一种已经分化组织中的未分化细胞。在特定条件下，成体干细胞或者产生新的干细胞，或者按一定的程序分化，产生各种特异的细胞类型。与胚胎干细胞相比，成体干细胞具有诸多的优势，例如：(1)由于每个个体的主要组织相容性复合体(MHC)不同，同种异体胚胎干细胞及其分化组织细胞用于临床会引起免疫排斥，因而限制了其临床应用；而成体干细胞可从患者自身获得，而不存在组织相容性的问题，治疗时可避免长期使用免疫抑制剂对患者的伤害。(2)虽然胚胎干细胞能分化成各种细胞类型，但这种分化是“非定位性”的，目前尚不能控制胚胎干细胞在特定的部位分化成相应的细胞，当前的做法容易导致畸胎瘤；而成体干细胞在应用时不存在上述问题。然而成体干细胞在机体中数量有限，需要体外扩增以满足临床需求。传统的平皿培养存在接触抑制现象，细胞增殖率低，且极易分化或老化，严重影响了干细胞的数量和质量。因此，开发一种新型的维持成体干细胞干性的培养方法迫在眉睫。微球是指由天然或合成的高分子材料(如明胶、壳聚糖、聚乳酸等)制成，粒径在1-1000微米之间。微球的制备方法主要有乳化/溶剂挥发法、喷雾干燥法、超临界二氧化碳法以及微流控法等。制备方法的不同导致制备得到的微球的形貌、结构、性能等都存在差异。聚乙烯(PE)是由乙烯聚合而成的聚合物，具有优良的耐低温性能，化学稳定性好，被广泛应用于制造薄膜、中空制品、纤维和日用杂品等。纳米氧化锌具有优异的表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等，同时具有光化学效应和较好的遮蔽紫外线性能，具有广阔的应用前景。但由于纳米氧化锌具有比表面积大和比表面积能大等特点，自身易团聚；另一方面，纳米氧化锌表面极性较强，在有机介质中不易均匀分散，这就极大的限制了其纳米效应的发挥。目前还未见有将聚乙烯和纳米氧化锌复合制成微球的形式。另外，目前微球主要用于药物缓释、细胞支架和细胞注射等领域，还未有利用微球促进成体干细胞增殖、并维持成体干细胞干性的报道。
技术实现思路
针对上述现有技术，本专利技术的目的是提供一种聚乙烯-氧化锌微米纳米多级结构复合微球材料。本专利技术创新性的将聚乙烯和氧化锌复合制成微球材料，在微米级的聚乙烯微球表面包被有氧化锌纳米结构，形成微米纳米多级结构复合微球材料。本专利技术的聚乙烯-氧化锌微米纳米多级结构复合微球材料具有良好的细胞相容性，能够促进成体干细胞增殖，细胞存活率在98％以上，且能维持成体干细胞的干性，采用本专利技术的聚乙烯-氧化锌微米纳米多级结构复合微球材料扩增后的成体干细胞具有良好的分化潜能，可以分化为成骨、脂肪以及软骨细胞。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的第一方面，提供一种聚乙烯-氧化锌微米纳米多级结构复合微球材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将聚乙烯微球浸入醋酸锌溶液中，于20-30℃恒温水浴反应4-24h，取出聚乙烯微球，利用氧等离子清洗机对聚乙烯微球进行处理(真空度50Pa，处理功率100W，处理10分钟)，使聚乙烯微球表面覆盖氧化锌层；(2)将表面覆盖氧化锌层的聚乙烯微球置于硝酸锌-六次甲基四胺混合液中，于80-100℃恒温水浴下搅拌，反应1-4天，收获微球，洗涤，干燥，即得聚乙烯-氧化锌微米纳米多级结构复合微球材料。步骤(1)中，所述聚乙烯微球的直径为150-400μm。所述聚乙烯微球为市售的聚乙烯微球；或者根据现有技术的方法制备的聚乙烯微球。只要聚乙烯微球的直径在150-400μm之间均可用于本专利技术。步骤(1)中，所述醋酸锌溶液的浓度为0.01mol/L-0.25mol/L。步骤(2)中，所述硝酸锌-六次甲基四胺混合液中，硝酸锌和六次甲基四胺的质量比为1:1，硝酸锌的终浓度为0.01mol/L-0.2mol/L。步骤(2)中，搅拌的速度为100rpm-1000rpm。本专利技术的第二方面，提供上述方法制备的聚乙烯-氧化锌微米纳米多级结构复合微球材料。所述聚乙烯-氧化锌微米纳米多级结构复合微球材料的直径为150-400μm，氧化锌纳米棒长度为10-50nm。本专利技术的第三方面，提供上述聚乙烯-氧化锌微米纳米多级结构复合微球材料在如下1)-3)至少一项中的应用：1)促进成体干细胞增殖、并维持成体干细胞干性；2)成体干细胞的体外扩增；3)制备促进成体干细胞增殖、并维持成体干细胞干性的培养基。本专利技术的第四方面，提供一种能够促进成体干细胞增殖、并维持成体干细胞干性的培养基，所述培养基以上述的聚乙烯-氧化锌微米纳米多级结构复合微球材料为有效成分。本专利技术的第五方面，提供一种体外扩增成体干细胞的方法，包括以下步骤：将成体干细胞接种至上述培养基中，进行扩增培养。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术首次以聚乙烯微球为基础单位，在其表面合成氧化锌纳米结构，制备的复合微球材料粒径均一、形态可控。(2)本专利技术的聚乙烯-氧化锌微米纳米多级结构复合微球材料具有良好的细胞相容性，能够促进成体干细胞增殖，且能维持成体干细胞的干性，采用本专利技术的聚乙烯-氧化锌微米纳米多级结构复合微球材料扩增后的成体干细胞具有良好的分化潜能，可以分化为成骨、脂肪以及软骨细胞。附图说明：图1：本专利技术的聚乙烯-氧化锌微米纳米多级结构复合微球材料的制备流程图。图2：本专利技术的聚乙烯-氧化锌微米纳米多级结构复合微球材料的结构示意图。图3：CCK8活性检测显示人源脂肪间充质干细胞的增殖率。其中，正常组为生长在培养皿中的细胞；材料组1-3分别为生长在实施例1-3获得的聚乙烯-氧化锌微米纳米多级结构复合微球的细胞。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。正如
技术介绍
部分介绍的，现有的成体干细胞体外扩增方法，其细胞繁殖率低，且在增殖培养的过程中极易分化或老化，严重影响成体干细胞的数量和质量。基于此，本专利技术的目的是提供一种新型的能够促进成体干细胞增殖、且能维持干细胞干性的培养方法。传统的微球一般是用于药物缓释、细胞支架和细胞注射等领域，特别是作为药物的载体，目前还未有关于微球在干细胞增殖和干细胞干性维持中的报道。不同方法制备得到的微球的形貌、结构、性能等都会存在较大差异，将聚乙烯和氧化锌复合制备的微球目前还未见有报道。本专利技术首次将聚乙烯和氧化锌制备得到表面包被有氧化锌纳米结构的微球，并意外的发现，利用特定形貌和结构组成的聚乙烯-氧化锌微米纳米多级结构复合微球材料可以促进成体干细胞的增殖，并维持干细胞的干性。在本专利技术的一种实施方案中，给出了聚乙烯-氧化锌微米纳米多级结构复合微球材料的制备方法(图1)，包括以下步骤：将聚乙烯微球浸入醋酸锌溶液中，于20-30℃恒温水浴下浸泡4-24小时，收集后利用氧plasma处理，使微球表面附着氧化锌。待干燥后，将该微球置于含有硝酸锌与六次甲基四胺质量比为1:1的溶液中，在90本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚乙烯‑氧化锌微米纳米多级结构复合微球材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将聚乙烯微球浸入醋酸锌溶液中，于20‑30℃恒温水浴反应4‑24h，取出聚乙烯微球，利用氧等离子清洗机对聚乙烯微球进行处理，使聚乙烯微球表面覆盖氧化锌层；(2)将表面覆盖氧化锌层的聚乙烯微球置于硝酸锌‑六次甲基四胺混合液中，于80‑100℃恒温水浴下搅拌，反应1‑4天，收获微球，洗涤，干燥，即得聚乙烯‑氧化锌微米纳米多级结构复合微球材料。

【技术特征摘要】
1.一种聚乙烯-氧化锌微米纳米多级结构复合微球材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将聚乙烯微球浸入醋酸锌溶液中，于20-30℃恒温水浴反应4-24h，取出聚乙烯微球，利用氧等离子清洗机对聚乙烯微球进行处理，使聚乙烯微球表面覆盖氧化锌层；(2)将表面覆盖氧化锌层的聚乙烯微球置于硝酸锌-六次甲基四胺混合液中，于80-100℃恒温水浴下搅拌，反应1-4天，收获微球，洗涤，干燥，即得聚乙烯-氧化锌微米纳米多级结构复合微球材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚乙烯微球的直径为30-400μm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述醋酸锌溶液的浓度为0.01mol/L-0.25mol/L。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述硝酸锌-六次甲基四胺混合液中，硝酸锌和六次甲基四胺的质量比为1:1，硝酸锌的终浓度为0.01mol/L-0.2mol/L。5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：任娜，孙春辉，刘宏，甘宜梧，陈铎，张瑞彤，谢清华，郭志杰，刘佳丽，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37