[发明专利]一种具有取向结构的温敏图案化聚合物表面的制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体地说是一种具有取向结构的温敏图案化聚合物表面的制备方法，及其在生物材料领域的应用。

相关背景

智能材料由于可随外界刺激而作出响应，其研究近来受到了人们的高度重视。一个典型的例子是聚异丙基丙烯酰胺(Poly(N-isopropylacrylamid)，PNIPAAm)，在水环境下这种聚合物在其低临界溶解温度(lower critical solution temperature(LCST))附近(～32℃)由于分子内/分子间的氢键竞争会发生可逆的亲水/疏水转变^[1]因而被广泛应用于智能表面制备。^[2]另外，由于其转变温度接近体温且转变速度较快，可逆性较好，该聚合物还在生物相关领域作为药物载体，生物传感器和生物材料等得到广泛应用。^[3]例如Okano等将细胞在体温下培养在PNIPAAm表面后，降低体系温度，PNIPAAm亲水性增强，细胞便逐渐自发脱落从而得到单层细胞片层。^[4]另外，利用PNIPAAm进行单个细胞的操控和分离也有报道。^[5，6]

细胞外微环境的拓扑形貌^[7]、力学性能^[8]和化学组成^[9]对细胞有重要影响。具有微米及纳米尺度的复杂网状细胞外基质(extracellular matrix(ECM))可为细胞提供粘附位点，并对细胞的分化、生长和迁移产生重大影响。随着组织工程与再生医学的发展，人们对细胞外基质和细胞外微环境的重视程度日益提高。人们模仿细胞外基质的结构与性能制备了仿生图案化表面，结果表明这种表面同样对细胞的形貌、增殖、迁移、分化和基因表达有影响。^[10]例如，将细胞培养在取向图案化PNIPAAm表面可得到具有复杂结构的细胞片层而应用于血管组织工程等。^[11]在体外肿瘤模型研究中人们发现高侵袭性的癌细胞在取向材料表面的迁移速度显著高于正常细胞和侵袭性较小的癌细胞，而在无规取向材料表面其迁移速度显著降低。^[12]因此取向图案化表面的制备对再生医学和体外肿瘤模型的建立均有重要意义。

通常的图案化智能表面的制备包括光刻蚀法、化学刻蚀法、接触印刷法、压印法等，这些方法通常需要包括基质修饰、图案化制备和聚合等多个步骤，^[13]费时费力而且价格较昂贵。电喷法制备虽然较为简便，但仍需专门设备，而且智能材料本身较差的力学性能也是阻碍其应用的一个严重问题。^[14]

参考文献：

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[8]A.J.Engler，S.Sen，H.L.Sweeney，D.E.Discher，Cell2006，126，677-689.