電紡多孔納米纖維基質(zhì)微圖案印章支架材料及其制備方法和用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種能促進(jìn)干細(xì)胞分化的材料的技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種電紡納米纖維基質(zhì)微圖案印章支架材料及其制備方法，特別涉及基于該電紡多孔納米纖維基質(zhì)微圖案印章支架材料促進(jìn)于人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞分化為神經(jīng)系細(xì)胞的用途。
【背景技術(shù)】
[0002]載體支架在組織工程領(lǐng)域占有重要的地位，載體纖維支架是細(xì)胞外基質(zhì)的暫時(shí)代替物，能夠模擬天然的細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)，它的性能決定了細(xì)胞的粘附、增殖、分化和胞外基質(zhì)的正常分泌。
[0003]現(xiàn)有的支架材料達(dá)不到單獨(dú)組織生長的，要求細(xì)胞偽足具有沿著表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)攀附的生長趨勢，且還需要添加生物化學(xué)誘導(dǎo)因子才能進(jìn)行分化生長，使用生物化學(xué)誘導(dǎo)因子會(huì)帶來的副作用，如不可控的細(xì)胞增長、細(xì)胞致癌性及細(xì)胞死亡等。
[0004]因此有必要對(duì)此進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，而提供一種電紡多孔納米纖維基質(zhì)微圖案印章支架材料，其具有均一多孔的微納米纖維結(jié)構(gòu)，該支架材料可以作為很好的干細(xì)胞粘附、迀移和分化的載體，細(xì)胞偽足可沿著納米纖維基質(zhì)微圖案印章支架材料纖維取向生長，有利于功能化的組織再生。
[0006]本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供電紡多孔納米纖維基質(zhì)微圖案印章支架材料的制備方法。
[0007]本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供電紡多孔納米纖維基質(zhì)微圖案印章支架材料的用途。
[0008]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一個(gè)發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是包括有通過靜電紡絲工藝制備的多孔納米纖維基質(zhì)、以及通過微接觸印刷工藝無縫接觸粘附設(shè)置于多孔納米纖維基質(zhì)上的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白圖案層，該多孔納米纖維基質(zhì)中的納米纖維的取向相互平行一致。
[0009]進(jìn)一步設(shè)置是納米纖維直徑是500±80nm，多孔納米纖維基質(zhì)厚度是80微米。
[0010]進(jìn)一步設(shè)置是細(xì)胞外基質(zhì)蛋白圖案層的形狀為條帶狀，帶寬20微米，間隔150微米。
[0011]進(jìn)一步設(shè)置是所述的多孔納米纖維基質(zhì)的材質(zhì)為聚L-丙交酯-己內(nèi)酯(PLCL)聚合物。
[0012]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二個(gè)目的，其技術(shù)方案是包括以下步驟:
(1)將聚L-丙交酯-己內(nèi)酯(PLCL)聚合物溶于二氯甲烷和N，N-二甲基甲酰胺混合溶液制得PLCL高聚物溶液，然后將PLCL高聚物溶液用靜電紡絲工藝制備均一的多孔納米纖維基質(zhì)；
(2)將刻有圖案的聚二甲基硅氧烷(PDMS)印章的印章表面在到細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)蛋白溶液浸潤溫育至少一小時(shí)，再用高壓高純氮?dú)獯蹈桑蝗缓髮⒕鄱谆柩跬?PDMS)印章與多孔納米纖維基質(zhì)室溫下無縫接觸，得到印有纖維連接蛋白條狀結(jié)構(gòu)的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白圖案層的電紡多孔納米纖維基質(zhì)微圖案印章支架材料。
[0013]進(jìn)一步設(shè)置是聚二甲基硅氧烷(PDMS)印章上的圖案是通過光刻法加工。
[0014]進(jìn)一步設(shè)置是步驟(1)中，用靜電紡絲工藝的旋轉(zhuǎn)收集器裝置的轉(zhuǎn)速是1000-1500rmp,噴嘴與收集器之間的距離是10-15cm，聚合物溶液的流速是0.8-1.2 ml/h，電壓 12-18kV。
[0015]進(jìn)一步設(shè)置是所述的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白圖案層中的細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)蛋白的取向與多孔納米纖維基質(zhì)中的納米纖維的取向相平行或者相交。
[0016]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第三個(gè)發(fā)明目的技術(shù)方案是在無任何的生物化學(xué)誘導(dǎo)因子的存在下，將電紡多孔納米纖維基質(zhì)微圖案印章支架材料作為促進(jìn)人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞分化為神經(jīng)系細(xì)胞的支架材料。
[0017]本發(fā)明將微接觸印刷術(shù)與靜電紡絲技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建靜電紡絲納米纖維基質(zhì)微圖案印章支架材料。靜電紡絲技術(shù)是利用高壓靜電場對(duì)高分子溶液的擊穿作用來制備納微米纖維材料的方法，其基本原理是在噴射裝置和接收裝置間施加上萬伏的靜電場，從紡絲液的錐體端部形成射流，并在電場中被拉伸，最終在接收裝置上形成納米纖維。微接觸印刷工藝:先通過光學(xué)或電子束光刻得到模板(通常是二氧化硅)。壓模材料(通常是PDMS)的化學(xué)前體在模板中固化，聚合成型后從模板中脫離，便得到了進(jìn)行微接觸印刷所要求的壓模。接著將壓模材料與被印刷的墨溶液接觸，然后將浸過墨的壓模壓到待處理的襯底上，將墨轉(zhuǎn)印到襯底上形成所設(shè)計(jì)圖案。
[0018]本發(fā)明涉及的能促進(jìn)干人骨髓間充質(zhì)細(xì)胞分化為神經(jīng)系細(xì)胞的電紡納米纖維基質(zhì)微圖案印章支架材料，其可以在無任何生物化學(xué)誘導(dǎo)因子的作用下，只利用材料本身的表面形貌等物理因素促進(jìn)于人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞分化為神經(jīng)系細(xì)胞，同時(shí)還避免了使用生物化學(xué)誘導(dǎo)因子所帶來的可能出現(xiàn)的副作用，如不可控的細(xì)胞增長、細(xì)胞致癌性及細(xì)胞死亡等。
[0019]下面結(jié)合說明書附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步介紹。
【附圖說明】
[0020]圖1顯示多孔有序的納米纖維基質(zhì)的掃描電子顯微鏡圖(A)及通過調(diào)控PDMS印章與多孔有序的納米纖維基質(zhì)的角度，可以得到不同取向的電紡納米纖維基質(zhì)微圖案印章支架(B，C，D)，微接觸印刷于電紡納米纖維基質(zhì)表面的纖維連接蛋白在免疫染色后呈現(xiàn)出0度(B)、45度(C)和90度角(D)取向的微米納米條狀結(jié)構(gòu)；
圖2顯示多孔納米纖維基質(zhì)印章支架可以形成促進(jìn)神經(jīng)轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)的生長錐型結(jié)構(gòu)。通過免疫染色結(jié)果顯示，所有細(xì)胞都沿著微接觸印刷所形成的微納條狀結(jié)構(gòu)生長。不同的是，0度角(PDMS微印刷印章與有序納米纖維平行方向)時(shí)細(xì)胞微絲的生長方向是平行于納米纖維方向的；45度角(PDMS微印刷印章與有序納米纖維呈45度角)時(shí)，大部分的細(xì)胞偽足生長延伸方向沿細(xì)胞的兩端；90度角(PDMS微印刷印章與有序納米纖維呈90度角)時(shí)，細(xì)胞生長方向沿印章的兩邊延伸；
圖3顯示了多孔納米纖維基質(zhì)印章支架可以促進(jìn)人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞向神經(jīng)細(xì)胞分化。實(shí)時(shí)熒光定量PCR (A)和MAP2蛋白免疫染色(B)分析表明，經(jīng)過14天的細(xì)胞培養(yǎng)，45度角時(shí)人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞分化為神經(jīng)細(xì)胞的神經(jīng)轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)最高。