[发明专利]用于诱导干细胞定向分化的纳米多孔生物材料薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物材料与组织工程技术领域，具体涉及一种适合于细胞生长并能诱导干细胞定向分化的纳米多孔生物材料薄膜及其制备方法。

背景技术

生物材料的拓扑形貌是影响细胞行为的重要因素之一，细胞在体内生存的微环境大多是由蛋白质和多糖类大分子构成的纳米网架结构，而这种纳米尺度的立体微观结构，能调节与其相接触的细胞的黏附、增殖、分化和迁移等行为和功能。

近年来，随着纳米技术的迅速发展，其应用领域也越来越广，包括在组织工程领域中用作支架材料。纳米拓扑结构的构建对于从分子和细胞水平上控制生物材料与细胞间的相互作用，从而引发特异性细胞反应，包括对细胞黏附、增殖、分化、凋亡以及细胞外基质的重建等一系列行为起到重要作用，以及对于组织再生与修复都具有潜在应用前景和意义。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于诱导干细胞定向分化的纳米多孔生物材料薄膜，使适合于细胞生长并能诱导干细胞定向分化。本发明的另一目的是提供一种制备上述用于诱导干细胞定向分化的纳米多孔生物材料薄膜的方法，以使其具有操作方便、简单易行、成本低廉和可重复性好等优点。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于诱导干细胞定向分化的纳米多孔生物材料薄膜，由以下方法所得：在表面有二氧化硅胶体微球有序阵列的模板上涂覆生物材料溶液，固化成型后，分离模板和薄膜，对薄膜进行拉伸或不拉伸，得纳米多孔生物材料薄膜，其中，纳米多孔生物材料薄膜的材质为聚苯乙烯（PS）、聚乳酸（PLLA）、聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）或聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。

一种制备用于诱导干细胞定向分化的纳米多孔生物材料薄膜的方法，包括以下步骤：

（1）清洗模板载体，将载体放入盛有SiO₂纳米粒子单分散乙醇溶液的容器中，室温下静置5~7d，取出，得表面形成二氧化硅胶体微球的有序阵列硬模板；

（2）在模板表面涂覆生物材料溶液，使其渗入SiO₂微球孔隙中，溶剂挥发，薄膜成型，用2% v/v氢氟酸分离模板和薄膜，用1% v/v氢氟酸浸泡薄膜清除残余SiO₂微球，用纯水冲洗薄膜，晾干，得纳米多孔生物材料薄膜；其中，生物材料溶液为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）去除纳米多孔生物材料薄膜边缘不平整处，在80~85℃的水浴中进行匀速拉伸纳米多孔生物材料薄膜，得到不同拉伸度的纳米多孔生物材料薄膜。

步骤（1）中，载体为载玻片，采用体积比3：1的浓硫酸和过氧化氢混合液，在80℃下中放置，清洗至气泡消失。

步骤（1）中，SiO₂纳米粒子的直径为200nm，SiO₂纳米粒子单分散乙醇溶液的质量体积浓度为 5%。

步骤（1）中，SiO₂微球的有序阵列的长度为2~3cm。

步骤（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浓度分别为20%、10%、2%以及25%。

步骤（2）中，室温下，待溶剂基本挥发，材料成固体状，在真空干燥箱中60℃保温12h以上，使溶剂完全挥发，再放入80℃烘箱中固化2h，使薄膜成型。

步骤（2）中，1% v/vHF浸泡薄膜48h以上，每12h换液一次，使薄膜上没有残余SiO₂微球。

步骤（3）中，不同拉伸度的纳米多孔生物材料薄膜的拉伸倍数为2~6倍。

上述的用于诱导干细胞定向分化的纳米多孔生物材料薄膜在培养细胞和诱导干细胞定向分化中的应用。

本发明将该方法应用到四种不同的生物材料上，包括PS、PLLA、PLGA和PMMA，这四种材料由于物理化学性质的不同，其溶解溶剂，溶解浓度，由同一模板得到的纳米多孔生物材料薄膜都不尽相同。