[发明专利]一种细胞培养装置及制备方法

说明书

本发明提出一种细胞培养装置，包括细胞培养皿或细胞培养板，和具有三维微纳米结构的基底，基底由具有可塑性和化学惰性的高分子材料制成；基底与细胞培养皿或细胞培养板可拆卸式键合；本发明满足研究细胞和三维微纳米结构相互作用的要求，可用于研究细胞和三维微纳米结构界面相互作用。要求包括基底具有生物惰性，基底表面三维微纳米结构多样且可控；基底可用于细胞培养，即基底可消毒，消毒过程不会影响材料物理化学性质，基底具有浸泡稳定性，在实验过程中不会溶胀或降解，基底具有生物安全性；基底可用于细胞形态学表征，基底成分不影响相关细胞检测结果，可用于细胞黏附，增殖，迁移，分化等细胞检测。本发明还提供所述细胞培养装置的制备方法，工艺简单，过程温和，成本低廉，可以实现大规模批量生产。

技术领域

本发明涉及细胞培养装置领域，尤其涉及一种细胞培养装置及制备方法。

背景技术

微纳米表面结构在生物医学领域具有广泛的应用，比如可以用于口腔种植体，心血管支架，骨植入体，基础生物学研究等。生物微纳米表面结构的一个基本特性是具有细胞生物学反应性，不同的微纳米结构可以引起细胞不同的细胞生物学反应。了解细胞对不同微纳米表面结构对应的细胞反应，将“一个结构特征”与“一组细胞响应”联系起来，可为生物医学微纳米表面结构进一步应用提供基础。如果将这些数据共享，就可以有效地缩短微纳米表面结构相关产品的研发时间，降低研发成本，为进一步的应用研究提供基础的理论参考。例如，如果共享数据上有关于纳米孔对调节巨噬细胞炎症反应的影响的数据。那么，当研究者需要进行关于纳米孔的研究时，就可以参考共享数据，直接利用共享的结果有效地指导开发具有精确纳米孔参数的先进材料，而不需要重复进行相关实验。

为了实现这一目标，研究者需要解决两个难点。一是制备出具有可控特征的微纳米表面结构，二是保证微纳米结构与细胞响应研究数据的有效性和可重用性。随着微纳米加工技术的发展，现在研究人员已经可以制备出具有精确参数的微纳米表面结构。然而，“一个微纳米结构特征”对应“一组细胞响应”的结论却难以统一。例如，Oh等报道了30nm直径的纳米管促进间充质干细胞黏附而无明显分化，70nm直径的纳米管促进间充质干细胞选择性分化为成骨细胞(参见期刊文献：“Proceedings of the National Academy ofSciences”，Oh S,Brammer K S,Li Y S J等，《Stem cell fate dictated solely byaltered nanotube dimension》，2009年，106卷，第7期，第2130-2135页)。Park等报道了相反的结果，他们认为小于15nm直径的纳米管可以使间充质干细胞选择性分化为成骨细胞，而大于50nm的纳米管却会损伤细胞功能，诱导更多细胞凋亡，而不会有无明显的分化(参见期刊文献：“TiO₂ nanotube surfaces：15nm—an optimal length scale of surfacetopography for cell adhesion and differentiation”Park J,Bauer S,Schlegel K A等，《Small》，2009年，5卷，第6期，第666-671页)。这些不一致的结论使得微纳米结构与细胞响应研究的可重用性很低，难以实现有效的数据共享，极大地阻碍了微纳米结构在生物医学领域的发展和应用。为了提高实验数据的可重用性，研究者进行了一些尝试，比如Faria等人提出了在生物纳米实验文献中进行最小信息报告(MIRIBEL)，以规范生物纳米材料表征、生物表征和实验方案细节，在一定程度上提高了生物纳米材料研究成果的可重用性(参见期刊文献：“Minimum Information Reporting in Bio–Nano ExperimentalLiterature”，Faria1 M,M,J.Thurecht K等《Nature Nanotechnology》，2018年，13卷，第9期，第777–785页)。