有序微納結構材料的制備及其對細胞的作用研究.pdf

1、細胞與微納結構材料之間的相互作用是材料科學領域的研究重點之一。材料的物理化學性質對細胞的行為具有非常重要的調控作用，繼而影響到細胞的黏附、增殖、遷移和分化等細胞行為和功能。通常材料表面的性質可以分為化學性質和物理性質。對材料表面進行化學基團修飾，可以改變細胞的黏附行為等，但細胞生長環(huán)境仍局限于二維平面。物理修飾不僅可以調節(jié)細胞黏附排列等行為，甚至可提供細胞培養(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、電子束刻蝕、納米壓印技

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

3、伸倍數(shù)越高細胞定向排列越明顯;在此基礎上，通過對不同孔穴形貌的有序結構材料進行凝膠修飾的方法，實現(xiàn)了對細胞的黏附行為和定向排列行為的同時調控，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構材料的方法，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構材料;基于此方法，還獲得了孔穴形貌漸變的有序結構材料;此外，細胞實驗表明，肌腱細胞在漸變拉伸

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