[发明专利]一种具有3D微图案的生物材料及其制备方法

说明书

本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种具有3D微图案形状的生物材料及其制备方法。所述生物材料包括三维微孔阵列，所述三维微孔孔内铺展有一层可以与细胞外基质蛋白因子有效结合的功能层；所述三维微孔孔外有一层能阻止细胞粘附生长的抗蛋白吸附层。本发明突破了细胞图案化从2维到3维的限制，利用Sulfo SANPAH活化基团可以有效结合细胞外基质蛋白因子，进而引导单细胞入微孔，同时利用PEG不利于细胞粘附，进而阻止单细胞粘度在孔外，采用本发明所述具有3D微图案形状的生物材料种植细胞，单细胞入孔率可达到90％，而微孔外部几乎无细胞生长。

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种具有3D微图案的生物材料及其制备方法。

背景技术

目前细胞图案化技术局限在二维水平。二维水平上的细胞图案化是通过微接触影印将目标图案影印在不同材料表面，或者通过金导形成特定的图案引导细胞粘附及生长。但是机体组织实际上是由一系列纳米-微米复合体系所构成，细胞在机体内的各种行为实际上受到不同尺度3D微结构因素的影响和调控(而非仅仅是2D水平)。因此，如何将上述二维图案研究拓展到三维微结构空间，更具实际意义和价值。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种具有3D微图案的生物材料及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种具有3D微图案形状的生物材料，其特征在于，所述生物材料包括三维微孔阵列，所述三维微孔孔内铺展有一层可以与细胞外基质蛋白因子有效结合的功能层；所述三维微孔孔外有一层能阻止细胞粘附生长的抗蛋白吸附层。

上述方案中，所述三维微孔为非中通孔，且各三维微孔的开口方向相同。

上述方案中，所述三维微孔阵列是由PAAm或PDMS材料制备而成。

上述方案中，所述功能层是由铺展在三维微孔孔内的Sulfo SANPAH层经紫外光照射活化后所得。

上述方案中，所述抗蛋白吸附层是在聚赖氨酸层(PLL)或乙二胺层上化学键合了聚乙二醇(PEG)后形成的复合层。

上述方案中，所述三维微孔的横截面形状为圆形、三角形、正方形、长方形、菱形和纺锤形中的一种或几种。

上述方案中，所述三维微孔的当量直径为目标细胞悬浮状态下直径的2～5倍。

上述方案中，所述细胞外基质蛋白因子为纤连蛋白(FN)、聚赖氨酸(PLL)、层连蛋白(LN)、胶原蛋白Col、或RGD序列。

上述具有3D微图案形状的生物材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制备三维微孔阵列：采用CAD软件绘制三维微孔阵列图案，制成掩膜版，用掩膜版通过软刻蚀技术将负光刻胶光刻在硅片上制备三维微孔阵列，然后在负光刻胶表面浇筑PDMS或PAAm胶预聚物，交联固化后得到PMDS或PAAm胶三维微孔阵列；

(2)Sulfo SANPAH改性：将步骤(1)所得PMDS或PAAm胶三维微孔阵列浸泡在SulfoSANPAH溶液中，抽真空，使三维微孔的孔内外都均匀地铺展上一层Sulfo SANPAH，然后置于紫外光下照射活化Sulfo SANPAH上的活性基团；

(3)将琼脂糖凝固成表面光滑的印面，将琼脂糖印面浸泡在PLL溶液或乙二胺溶液中，随后取出，用氮气将其表面的液体吹均匀，将印面覆盖在经步骤(2)Sulfo SANPAH改性之后的三维微孔阵列开口表面，轻施压力，使PLL或乙二胺均匀地印在三维微孔阵列孔外表面上，然后取下琼脂糖印面，用氮气速干三维微孔阵列孔外表面；