有序微納結(jié)構(gòu)材料的制備及其對細(xì)胞的作用研究.pdf

1、細(xì)胞與微納結(jié)構(gòu)材料之間的相互作用是材料科學(xué)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一。材料的物理化學(xué)性質(zhì)對細(xì)胞的行為具有非常重要的調(diào)控作用，繼而影響到細(xì)胞的黏附、增殖、遷移和分化等細(xì)胞行為和功能。通常材料表面的性質(zhì)可以分為化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)。對材料表面進(jìn)行化學(xué)基團(tuán)修飾，可以改變細(xì)胞的黏附行為等，但細(xì)胞生長環(huán)境仍局限于二維平面。物理修飾不僅可以調(diào)節(jié)細(xì)胞黏附排列等行為，甚至可提供細(xì)胞培養(yǎng)的三維環(huán)境。目前改變材料表面物理形貌的方法有自組裝技術(shù)、電子束刻蝕、納米壓印技

2、術(shù)等。近些年來，由于自組裝技術(shù)和光刻微加工技術(shù)可以在微納米尺度范圍內(nèi)制備多尺寸多功能的微結(jié)構(gòu)，因此越來越多應(yīng)用于細(xì)胞培養(yǎng)領(lǐng)域。
　　本論文結(jié)合自組裝和光刻技術(shù)，構(gòu)建二維及三維有序微納結(jié)構(gòu)材料，并用于細(xì)胞培養(yǎng)。研究內(nèi)容如下:
　　(1)利用自組裝方法，制備出微納多孔有序結(jié)構(gòu)材料;進(jìn)而再通過拉伸作用，獲得孔穴變形的有序結(jié)構(gòu)材料;通過細(xì)胞培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)孔穴形貌對細(xì)胞形貌和細(xì)胞排列產(chǎn)生誘導(dǎo)，探討了不同拉伸倍數(shù)對細(xì)胞的取向排列誘導(dǎo)情況，拉

3、伸倍數(shù)越高細(xì)胞定向排列越明顯;在此基礎(chǔ)上，通過對不同孔穴形貌的有序結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行凝膠修飾的方法，實(shí)現(xiàn)了對細(xì)胞的黏附行為和定向排列行為的同時(shí)調(diào)控，這種材料有望為各向異性組織如心肌、血管等的研究提供一種新的方法。
　　(2)提出了基于階躍拉伸法制備有序結(jié)構(gòu)材料的方法，通過對同一材料在不同區(qū)域的不同倍數(shù)拉伸，得到了一系列不同孔穴形貌相組合的有序結(jié)構(gòu)材料;基于此方法，還獲得了孔穴形貌漸變的有序結(jié)構(gòu)材料;此外，細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，肌腱細(xì)胞在漸變拉伸

4、材料表面呈現(xiàn)無序至有序的漸變排列;這種細(xì)胞漸變排列為今后研究組織工程領(lǐng)域中的關(guān)節(jié)連接處等提供了研究基礎(chǔ)。
　　(3)基于水平接觸曝光結(jié)合雙向曝光的方法，獲得了有序網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中空纖維;細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，細(xì)胞可圍繞管狀結(jié)構(gòu)黏附生長形成致密層;進(jìn)而通過對中空纖維的藥物凝膠灌注，獲得了負(fù)載藥物的功能性纖維，并探討了功能性纖維對表面黏附細(xì)胞的影響;此外，還設(shè)計(jì)并制備得到了單進(jìn)口多出口的纖維網(wǎng)絡(luò)支架;這種具有貫穿通道且通透管壁的中空纖維及其纖維網(wǎng)絡(luò)