一种多重分级结构聚二甲基硅氧烷纳米基底的制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及生物医学材料、纳米材料的技术领域，具体涉及一种多重分级结构聚二甲基硅氧烷纳米基底的制备方法及其应用，包括以下步骤：制备多重分级结构磷酸锌纳米基底HZnPNS；以HZnPNS为模板，在其表面浇注液体聚二甲基硅氧烷预聚物及其交联剂，经加热固化成型，复制HZnPNS的表面结构；将固化的聚二甲基硅氧烷从HZnPNS表面剥离，洗涤、干燥后即得所述多重分级结构聚二甲基硅氧烷纳米基底HPNS。本发明专利技术的制备方法简单、条件温和；制备的多重分级结构聚二甲基硅氧烷纳米基底，可以借助光刻技术和可牺牲光刻胶，在其表面形成任意形状的聚多巴胺阵列；可以快速、高效地形成任意形状的细胞图案。

【技术实现步骤摘要】
一种多重分级结构聚二甲基硅氧烷纳米基底的制备方法及其应用
本专利技术涉及生物医学材料、纳米材料的
，具体涉及一种多重分级结构聚二甲基硅氧烷纳米基底的制备方法及其应用。
技术介绍
细胞图案化技术可以控制细胞粘附的形状、大小，广泛用于细胞生物学、组织工程、高通量药物筛选等领域。促使细胞图案化的方式主要有两种：一种是借助外力如光辅助、电刺激、磁吸引或者物理障碍如微通道、微孔将细胞限制于图案化区域；另一种是通过在基质表面化学修饰细胞粘分子或者抗细胞粘附分子，使得细胞选择性粘附，形成细胞图案。然而，外力可能会损伤细胞，而物理障碍受限于设备的允许的尺寸、形状，且不利于直接研究细胞对周围微环境的响应行为。对于表面化学修饰介导的细胞图案而言，研究者通常在利于细胞粘附的区域修饰细胞基质蛋白或者特异性结合抗体。不过，蛋白易受环境条件如温度、pH、离子强度的影响，导致变性。另外，研究者还在基底的表面修饰聚合物分子如聚赖氨酸、聚多巴胺，促使细胞粘附。和其他聚合物分子相比，多巴胺可以在室温条件下自发聚合(pH8.5)修饰于各种基底包括抗粘附材料表面如疏水性聚二甲基硅氧烷(PDMS)，形成聚多巴胺(PDA)涂层。PDA的修饰可可以改善基底的表面性质如亲水性、粗糙度。因此，PDA在基底表面修饰具有明显优势。此外，细胞对基质表面的形貌很敏感。基底表面的纳米结构可以控制其表面修饰生物活性分子的取向、增强细胞的粘附、调控细胞迁移和分化。纳米结构的基底由于具有较大的比表面积、负载的分子数目多和局部拓扑结构作用强的特性，能够快速、高效地捕获细胞。2015年，Wang等通过模板法和化学沉积法制备了图案化二氧化硅分形结构纳米基底，利用细胞与二氧化硅分形结构纳米基底间增强的拓扑结构作用，实现了细胞快速、选择性粘附于纳米分形结构区域，形成各种形状细胞图案(Small2015,11,No.42,5642–5646)。然而，利用化学刻蚀、离子刻蚀、气相沉积、电纺等技术制备纳米结构基底且图案化需要特殊的仪器设备、步骤繁杂、操作条件苛刻。因此，依然需要发展易于制备且具有稳定化学修饰的纳米结构基底快速、高效地形成细胞图案。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种多重分级结构聚二甲基硅氧烷纳米基底的制备方法，制备方法简单、条件温和。本专利技术的目的之二在于提供一种多重分级结构聚二甲基硅氧烷纳米基底的应用。本专利技术实现目的之一所采用的方案是：一种多重分级结构聚二甲基硅氧烷纳米基底的制备方法，包括以下步骤：A1、制备多重分级结构磷酸锌纳米基底HZnPNS；A2、以HZnPNS为模板，在其表面浇注液体聚二甲基硅氧烷预聚物及其交联剂，经加热固化成型，复制HZnPNS的表面结构；A3、将固化的聚二甲基硅氧烷从HZnPNS表面剥离，洗涤、干燥后即得所述多重分级结构聚二甲基硅氧烷纳米基底HPNS。优选地，所述步骤A1中，制备多重分级结构磷酸锌纳米基底HZnPNS的步骤为：B1、将干净的基底表面用等离子体处理后均匀涂覆醋酸锌的乙醇溶液，最后，放于200～300℃加热台加热，产生一层氧化锌种子；B2、将铺有氧化锌种子的基底倒置于硝酸锌和六亚甲基四胺水溶液中，在90～100℃下生长，得到氧化锌纳米线基底；B3、将氧化锌纳米线基底在含镁离子的生理等渗磷酸缓冲液中，25～37℃孵育至基底表面铺满多重分级结构。优选地，所述步骤A2中，聚二甲基硅氧烷预聚物与其交联剂的质量比为8-15:1。优选地，所述步骤A2中，固化温度为50～75℃。本专利技术实现目的之二所采用的方案是：一种所述的制备方法制备的多重分级结构聚二甲基硅氧烷纳米基底的应用，利用所述多重分级结构聚二甲基硅氧烷纳米基底形成细胞图案。优选地，所述细胞图案化的方法，包括以下步骤：C1、在HPNS表面涂覆可牺牲的光刻胶，而后光刻得到光刻胶图案化的HPNS；C2、将光刻胶图案化的HPNS表面和多巴胺溶液孵育，进行聚多巴胺修饰；C3、用去除HPNS表面的光刻胶及聚多巴胺，得到聚多巴胺图案化修饰的HPNS；C4、将聚多巴胺图案化修饰的HPNS和细胞悬浮液孵育，洗涤后，即可以得到图案化细胞阵列。优选地，所述步骤C1中，光刻胶为AZ4620。优选地，所述步骤C2中，多巴胺溶液的规格为2mg/mL，10mMTrisbuffer，pH8.5；孵育温度为25-37℃。优选地，所述步骤C3中，采用溶剂溶解光刻胶，所述溶剂为丙酮。本专利技术具有以下优点和有益效果：1.本专利技术的制备方法简单、条件温和；2.本专利技术制备的多重分级结构聚二甲基硅氧烷纳米基底，可以借助光刻技术和可牺牲光刻胶，在其表面形成任意形状的聚多巴胺阵列；3.本专利技术提供的多重分级结构聚二甲基硅氧烷纳米基底，经表面修饰任意形状的聚多巴胺阵列后，可以快速、高效地形成任意形状的细胞图案。附图说明图1是本专利技术实施例1得到的多重分级结构磷酸锌纳米基底的扫描电镜图；图2是本专利技术实施例1得到的多重分级结构磷酸锌纳米基底的原子力显微镜图；图3是本专利技术实施例1得到的多重分级结构聚二甲基硅氧烷纳米基底的扫描电镜图；图4是本专利技术实施例1得到的多重分级结构聚二甲基硅氧烷纳米基底的原子力显微镜图；图5是本专利技术实施例2得到的光刻胶图案化的聚二甲基硅氧烷纳米基底的显微镜图；图6是本专利技术实施例2得到的图案化细胞阵列。具体实施方式为更好的理解本专利技术，下面的实施例是对本专利技术的进一步说明，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1多重分级结构聚二甲基硅氧烷纳米基底(HPNS)的制备1、制备氧化锌纳米线基底：首先，将干净的玻璃基底表面用等离子体处理1～3min，而后置于匀胶机，2500rpm均匀旋涂10mM醋酸锌的乙醇溶液，最后，放于300℃加热台加热3h，产生一层氧化锌种子。第二步，将铺有氧化锌种子的玻璃基底倒置于50mM硝酸锌和六亚甲基四胺水溶液，90℃生长3h，得到氧化锌纳米线基底。2、制备多重分级结构磷酸锌纳米基底(HZnPNS)：氧化锌纳米线基底在含10mM镁离子的生理等渗磷酸缓冲液中，37℃孵育，直到玻璃基底表面铺满多重分级结构。3.制备多重分级结构聚二甲基硅氧烷纳米基底：首先，在HZnPNS表面浇注液体聚二甲基硅氧烷预聚物A及其交联剂B(质量比10:1)，经加热固化(75℃，1～2h)，复制HZnPNS表面结构。然后，将固化PDMS从HZnPNS表面剥离，用稀盐酸洗涤PDMS表面携带的来自HZnPNS的杂质，而后再用水洗涤，氮气吹干，即可得到表面干净，具有多重分级结构的聚二甲基硅氧烷纳米基底材料。图1是本实施例得到的多重分级结构磷酸锌纳米基底的扫描电镜图，数据由捷克TESCAN扫描电镜采集，由图中可以看出制得的磷酸锌基底呈现类似花形的多重分级结构。图2是本实施例得到的多重分级结构磷酸锌纳米基底的原子力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多重分级结构聚二甲基硅氧烷纳米基底的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/nA1、制备多重分级结构磷酸锌纳米基底HZnPNS；/nA2、以HZnPNS为模板，在其表面浇注液体聚二甲基硅氧烷预聚物及其交联剂，经加热固化成型，复制HZnPNS的表面结构；/nA3、将固化的聚二甲基硅氧烷从HZnPNS表面剥离，洗涤、干燥后即得所述多重分级结构聚二甲基硅氧烷纳米基底HPNS。/n

【技术特征摘要】
1.一种多重分级结构聚二甲基硅氧烷纳米基底的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A1、制备多重分级结构磷酸锌纳米基底HZnPNS；
A2、以HZnPNS为模板，在其表面浇注液体聚二甲基硅氧烷预聚物及其交联剂，经加热固化成型，复制HZnPNS的表面结构；
A3、将固化的聚二甲基硅氧烷从HZnPNS表面剥离，洗涤、干燥后即得所述多重分级结构聚二甲基硅氧烷纳米基底HPNS。


2.根据权利要求1所述的多重分级结构聚二甲基硅氧烷纳米基底的制备方法，其特征在于：所述步骤A1中，制备多重分级结构磷酸锌纳米基底HZnPNS的步骤为：
B1、将干净的基底表面用等离子体处理后均匀涂覆醋酸锌的乙醇溶液，最后，放于200～300℃加热台加热，产生一层氧化锌种子；
B2、将铺有氧化锌种子的基底倒置于硝酸锌和六亚甲基四胺水溶液中，在90～100℃下生长，得到氧化锌纳米线基底；
B3、将氧化锌纳米线基底在含镁离子的生理等渗磷酸缓冲液中，25～37℃孵育至基底表面铺满多重分级结构。


3.根据权利要求1所述的多重分级结构聚二甲基硅氧烷纳米基底的制备方法，其特征在于：所述步骤A2中，聚二甲基硅氧烷预聚物与其交联剂的质量比为8-15:1。


4.根据权利要求1所述的多重分级结构聚二甲基硅氧烷纳米基底的制备方法，其特征在于：所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：王行环，郭珊，肖宇，王欣，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42