[发明专利]一种各向异性微趋结构材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种各向异性微趋结构材料及其制备方法与应用。该各向异性微趋结构材料包括至少一个表面上设有凸起微结构的基底，在所述基底表面上还设有抗细胞黏附界面层，在每个所述凸起微结构的所述抗细胞黏附界面层上的相同一侧还依次设有铬层、金纳米层、促细胞黏附层。本发明将抗细胞黏附的PEG分子链修饰在PDMS表面获得抗细胞黏附界面，通过倾斜蒸镀的方式在微柱的一侧沉积金纳米层，将促细胞黏附的的RGD多肽修饰到镀金表面，最终得到各向异性细胞黏附微趋结构。该结构具有诱导并改变细胞迁移的功能，对于无药物刺激影响细胞行为、研究各种细胞的迁移行为机理以及调控肿瘤细胞在生物体内扩散都具有很好的研究意义和应用价值。

技术领域

本发明属于生物材料技术领域，具体涉及一种各向异性微趋结构材料及其制备方法与应用。

背景技术

众多的研究表明当细胞与具有微纳结构的材料表面相接触时，会产生很多奇特的生物行为，这主要是由于微纳结构与细胞相接触后会使得细胞膜表面的蛋白做出响应，产生极化现象，而细胞迁移的重要因素就是细胞骨架的极化。在材料表面构筑可控诱导细胞迁移界面对于研究细胞行为以及进行生物材料移植都有着重要的意义。

各向异性微结构，近几年在微纳结构领域被广泛的研究起来，由于其特殊的不对称性，在光学领域，磁学领域都有着不错的应用，而这种特殊的结构在生物领域的研究依然很少，可以设想微纳结构的不对称性在与细胞接触时也必然会引起细胞黏附的不对称性，这种不对称性所引发的细胞行为值得去研究。以往的细胞迁移表面的设计通常是构筑梯度变化的微结构阵列，或者是梯度变化的软硬基底，这种微结构所引发的细胞迁移行为的动力主要来源于表面的梯度变化，变化越大，作用力越明显，而这种梯度变化的范围是有限的，因此微结构可构筑的范围也同样有限，使其在实际应用方面受到了很大限制。

发明内容

针对现有技术的问题，本发明提供一种各向异性微趋结构的思路和设计，即微趋结构的各向异性是基于每一个微柱而不是某一区域的各向异性，而且能够在材料表面无限微趋的延展下去。

本发明通过翻录的方式在PDMS表面构筑出一种各向异性微趋结构材料：将抗细胞黏附的PEG分子链修饰在PDMS表面获得抗细胞黏附界面，通过倾斜蒸镀的方式在微柱的一侧沉积金纳米层，将促细胞黏附的的RGD多肽修饰到镀金表面，最终得到各向异性细胞黏附微趋结构。通过SEM，AFM观察证明：本发明在大范围内制备了直径为1-5微米的微柱作为结构单元的有序各向异性微趋阵列，这种新颖的结构在细胞力学行为、细胞黏附上都展现出了的有趣且显著的各向异性特点。本发明所构筑的各向异性微趋结构具有诱导并改变细胞迁移的功能，这对于无药物刺激影响细胞行为、研究各种细胞的迁移行为机理以及调控肿瘤细胞在生物体内扩散都具有很好的研究意义和应用价值。

本发明所设计的微结构的各向异性是基于每一个微柱的各向异性而不是某一区域，而且在材料表面可以无限微趋的延展下去，这使得细胞迁移表面可以构筑的很长，足以达到实际应用所需的长度，具有很好的实际应用潜质。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种各向异性微趋结构材料，包括至少一个表面上设有凸起微结构的基底，在所述基底表面上还设有抗细胞黏附界面层，在所有所述凸起微结构的所述抗细胞黏附界面层上的相同一侧还依次设有铬层和金纳米层。

也就是说，仅在每个所述凸起微结构的所述抗细胞黏附界面层上的相同一侧还依次设有铬层、金纳米层，所述凸起微结构另一侧的表面上仅设有所述抗细胞黏附界面层；从而形成软硬不同的各向异性。

进一步地，在所述金纳米层上和/或在所述抗细胞黏附界面层上还设有促细胞黏附层。和/或，

进一步地，每个所述凸起微结构的表面上依次设有铬层、金纳米层的区域占每个所述凸起微结构的表面积的20-60％，更优选为50％；和/或，