[发明专利]一种能够调节细胞生长状态的细胞培养载体

说明书

本发明属于生物材料领域，涉及一种能够调节细胞生长状态的细胞培养载体及其制备方法和使用这种细胞培养载体培养细胞的方法。本发明提出了一种能够调节细胞生长状态的细胞培养载体，所述培养载体以石墨烯气凝胶为载体材料，通过在制备过程中调节石墨烯气凝胶的杨氏模量，能够让同样的细胞在培养载体上获得不同的生长状态。采用本发明制备的不同杨氏模量的石墨烯气凝胶作为细胞培养载体的载体材料来培养细胞时，细胞的生长情况会随杨氏模量的增加而改善，可以方便地制成细胞生长状态不同的细胞生长培养载体，或者在制成的细胞生长培养载体上形成细胞生长状态不同的区域，有利于针对细胞的研究工作、组织工程和再生医学领域等应用或其他特殊应用。

技术领域

本发明属于生物材料领域，涉及一种能够调节细胞生长状态的细胞培养载体及其制备方法和使用这种细胞培养载体培养细胞的方法。

背景技术

石墨烯被公认为21世纪的“未来材料”和“革命性材料”，是由碳原子蜂巢状排列构成的具有单层原子厚度及大比表面积的新型二维纳米材料。石墨烯具有石墨烯纤维、石墨烯带、石墨烯薄膜、石墨烯纸和石墨烯气凝胶等多维组装形式以满足不同的需求。而且石墨烯具有良好的生物相容性，是一种在细胞水平上非常安全的材料，拥有较好的生物降解特性、抗菌性能以及较低的细胞毒性作用，人们围绕其特殊结构以及独特的物理化学及电学性能，构造具有高通量、高灵敏度、高选择性的生物相容性界面应用于生物医药和生物诊断等领域。且已有很多用作细胞培养载体的相关报道。比如Yang等利用基质细胞诱导老鼠的胚胎干细胞分化为多巴胺神经元,与氧化石墨烯共载培养,发现石墨烯促进老鼠胚胎干结胞的分化,因此得出结合其生物相容性高稳定性,氧化石墨烯有望作为多巴胺细胞移植以及再生医学的生物材料。中国科学院上海应用物理研究所的黄庆课题组通过大量实验，发现细胞在与不同浓度下的石墨烯氧化物(GO)纳米片层进行混合后，只表现出了细胞活性的升降，细胞并未因GO浓度的不同而死亡，得出GO具有良好的生物相容性。韩国的研究人员也曾报道：神经干细胞在石墨烯表面生长比在玻璃表面生长时，分化成的神经元与神经胶质细胞的比例更大。可见现如今石墨烯的生物安全性对国内外研究意义十分重大。

然而，包括石墨烯在内的很多现有细胞培养载体虽然可以支持细胞的生长，但其都具有自身的固有属性，难以对细胞的生长状态进行调控。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提出了一种能够调节细胞生长状态的细胞培养载体，所述培养载体以石墨烯气凝胶为载体材料，通过在制备过程中调节石墨烯气凝胶的杨氏模量，能够让同样的细胞在培养载体上获得不同的生长状态。在要培养的细胞种类相同的情况下，杨氏模量越高，培养载体负载细胞后，细胞在培养载体上的生长状态越好。

所述细胞培养载体的制备方法包括以下步骤：

步骤1：

制备大尺寸氧化石墨烯分散液：按照Hummers法或改进Hummers法制备氧化石墨，本领域技术人员知晓，Hummers法或改进Hummers法包括将石墨进行氧化和加入适量的双氧水对残留的氧化剂进行还原的步骤，在所述Hummers法或改进Hummers法进行到双氧水还原残留氧化剂的步骤后，静置取下层，分别用去离子水和稀HCl溶液洗涤后，透析至中性制得大尺寸氧化石墨烯分散液。

优选的，采用下述的改进Hummers法制备大尺寸氧化石墨烯分散液：

(1)将浓H₂SO₄(质量浓度98％，mL)、K₂S₂O₈(g)、P₂O₅(g)和膨胀石墨按照配比范围为1：(0.1～24)：(0.1～2)：(0.1～2)，将膨胀石墨、K₂S₂O₈、P₂O₅依次加入到浓H₂SO₄中并搅拌，加热30～80℃反应1～5h后冷却至室温洗涤至中性，室温干燥20～48h得到预氧化石墨。