一种杂化表面涂层及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种杂化表面涂层及其制备方法与应用，并具体公开了所述杂化表面涂层为在基质表面上的包含硬颗粒和软颗粒的涂层；所述软颗粒选自中包含至少一种温度敏感型水凝胶球；所述温度敏感型水凝胶球选自聚氮异丙基丙烯酰胺水凝胶球、聚氮异丙基丙烯酰胺共聚物的水凝胶球；或者聚氮异丙基丙烯酰胺水凝胶与其他水凝胶共混制成的微球。还公开了所述杂化表面涂层表面具有温度敏感性，赋予基质表面可调节细胞黏附、调节细胞迁移、调节细胞铺展、调节细胞形状、调节细胞基因表达的用途。本发明专利技术首次公开了杂化表面对细菌贴附具有不同程度的抑制效果，此外，该杂化表面还具有温度可逆变化的水润湿性和空间构型。化的水润湿性和空间构型。化的水润湿性和空间构型。

【技术实现步骤摘要】
一种杂化表面涂层及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于生物材料领域，具体公开了一种杂化表面涂层及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]表面涂层一般为均匀的高分子，而表面微纳结构的制备一般为单一种化学。许多研究利用了化学涂层或微纳结构来模拟细胞外基质，但与真实细胞外基质相差甚远。细胞外基质的形貌结构、化学成分和软硬度不仅随着不同组织不同，还会随着组织的老化、再生以及疾病进行动态的改变，这些动态变化的细胞外基质是调节细胞基因表达和细胞命运的关键因素之一(C.Yang,M.W.Tibbitt,L.Basta,K.S.Anseth,Mechanical memory and dosing influence stem cell fate,Nat Mater 13(6)(2014)645
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652.，T.J.Rabelink,B.M.Van Den Berg,M.Garsen,G.Wang,M.Elkin,J.Van Der Vlag,Heparanase:roles in cell survival,extracellular matrix remodelling and the development of kidney disease,Nat Rev Nephrol 13(4)(2017)201
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212.)。具有可调节拓扑形貌、化学成分和软硬度的杂化表面由于其仿生细胞外基质的特点，在体内外细胞命运的调节方面具有巨大的潜力。而目前具有微米亚微米尺度杂化的软硬表面仍然未能出现。一是制备方法的局限，目前许多杂化表面是靠在一种基底表面填充预聚液制备，这种填充预聚液的方法容易将硬质部分遮盖，从而失去了软硬杂化表面的特征(A.Sutton,T.Shirman,J.V.I.Timonen,G.T.England,P.Kim,M.Kolle,T.Ferrante,L.D.Zarzar,E.Strong,J.Aizenberg,Photothermally triggered actuation of hybrid materials as a new platform for in vitro cell manipulation(vol 8,14700,2017),Nat Commun 8(2017).，F.F.Fu,L.R.Shang,Z.Y.Chen,Y.R.Yu,Y.J.Zhao,Bioinspired living structural color hydrogels,Sci Robot 3(16)(2018).)。二是制备的尺度，目前凝胶和硬颗粒杂化的表面，杂化的尺度在百微米级别，且难以对精细的结构进行有效调节(L.Y.Sun,F.K.Bian,Y.Wang,Y.T.Wang,X.X.Zhang,Y.J.Zhao,Bioinspired programmable wettability arrays for droplets manipulation,P Natl Acad Sci USA 117(9)(2020)4527
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4532.)。
[0003]颗粒自组装技术，是一种利用毛细力诱导颗粒在界面进行规律组装的技术(K.P.Velikov,C.G.Christova,R.P.A.Dullens,A.van Blaaderen,Layer
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by
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layer growth of binary colloidal crystals,Science 296(5565)(2002)106
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109.)，它是一种自下而上的方法，具有高效简便且可对表面的精细结构进行操控等优点(M.Z.Liu,X.L.Zheng,V.Grebe,D.J.Pine,M.Weck,Tunable assembly of hybrid colloids induced by regioselective depletion,Nat Mater(2020).)，广泛用于微纳结构的制备。而聚氮异丙基丙烯酰胺球(pNIPAM nanogels)是一种生物相容性好且具有刺激响应性能的软凝胶颗粒(Z.Liu,Y.Liu,Y.Chang,H.R.Seyf,A.Henry,A.L.Mattheyses,K.Yehl,Y.Zhang,Z.Q.Huang,K.Salaita,Nanoscale optomechanical actuators for controlling mechanotransduction in living cells,Nat Methods 13(2)(2016)143
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+.)，它可在体积相转变温度上下进行可逆的收缩和溶胀行为，且它的尺寸(M.Takizawa,Y.Sazuka,
K.Horigome,Y.Sakurai,S.Matsui,H.Minato,T.Kureha,D.Suzuki,Self
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Organization of Soft Hydrogel Microspheres during the Evaporation of Aqueous Droplets,Langmuir 34(15)(2018)4515
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4525.)、化学成分(S.Hackelbusch,T.Rossow,D.Steinhilber,D.A.Weitz,S.Seiffert,Hybrid Microgels with Thermo
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Tunable Elasticity for Controllable Cell Confinement,Adv Healthc Mater 4(12)(2015)1841
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1848.)、软硬度(T.R.Matzelle,G.Geuskens,N.Kruse,Elastic properties of poly(N
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isopropylacrylamide)and poly(acrylamide)hydrogels studied by scanning force microscopy,Macromolecules 36(8)(2003)2926
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2931.)和刺激响应性能(X.J.Ju,L.Liu,R.Xie,C.H.Niu,L.Y.Chu,Dual thermo
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responsive and ion
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recognizable monodisperse microspheres,Polymer 50(3)(2009)922
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929.)都可以进行方便的调节。
[0004]目前研究中，只有利用pNIPAM纳米球单独自组装的研究(Y.Liu,Y.Guan,Y.J.Zhang,Facile Assembly of 3D Binary Colloidal Crystals from Soft Microgel Spheres,Macro本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种杂化表面涂层，其特征在于，所述杂化表面涂层为在基质表面上的包含硬颗粒和软颗粒的涂层；所述软颗粒中包含至少一种温度敏感型水凝胶球；所述硬颗粒选自硅球、聚苯乙烯球、聚甲基丙烯酸甲酯球、聚碳酸酯球、聚乙丙交酯球、聚己内酯球、聚烯烃球、聚对苯二甲酸乙二醇酯球、聚乙醇酸微球中的至少一种；所述温度敏感型水凝胶球选自聚氮异丙基丙烯酰胺水凝胶球、聚N
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N
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二乙基丙烯酰胺水凝胶球、聚氮异丙基丙烯酰胺共聚物的水凝胶球；或者聚氮异丙基丙烯酰胺水凝胶与其他水凝胶共混制成的微球；优选地，所述软颗粒中还包括壳聚糖水凝胶、胶原水凝胶、海藻酸水凝胶、透明质酸水凝胶中的一种或多种的组合。2.根据权利要求1所述的杂化表面涂层，其特征在于，杂化表面涂层为通过将包含硬颗粒和软颗粒的分散液在基底表面自组装形成；优选地，所述的自组装为杂化颗粒共同自组装或多层的层层自组装，所述杂化颗粒共同自组装为将包含硬颗粒和软颗粒的分散液分散在基底表面，并挥发分散液中的溶剂，然后获得杂化颗粒共同自组装；所述多层的层层自组装为包含硬颗粒和或软颗粒的分散液分散在基底表面，并挥发分散液中的溶剂，获得一层自组装颗粒；然后一次或多次在获得的表面上进一步分散包含硬颗粒和或软颗粒的分散液，并挥发分散液中的溶剂；且每一次所用的分散液中的硬颗粒和或软颗粒的种类相同或不同。3.根据权利要求1所述的杂化表面涂层，其特征在于，所述的硬颗粒的粒径为1nm
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10μm、软颗粒的粒径为1nm
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10μm；且杂化表面涂层中具有至少一种硬颗粒，且至少一种硬颗粒与软颗粒的尺寸比例为1:30
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30:1。4.权利要求1
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3任一项所述的杂化表...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏元，邓科，石玥，刘坤，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：