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一种制备纳米粗糙化PDMS基底的新方法

阅读：620发布：2021-04-12

专利汇可以提供一种制备纳米粗糙化PDMS基底的新方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及生物材料的表面改性，更具体地设计基于丙酮的化学性质活泼，主要作为溶剂用于炸药、塑料、橡胶、纤维、制革、油脂、喷漆等行业中，并且其对细胞培养板（加工材料为聚苯乙烯）具有刻蚀作用，并可制备不同粗糙度的聚苯乙烯模具，然后再利用上述模具实现纳米粗糙度的PDMS基底的快速成型。该方法制备的PDMS基底的粗糙度范围大且精确可控。利用这种纳米粗糙化的PDMS界面，研究了不同粗糙度界面对间充质干细胞的粘附和增殖的影响，并验证了纳米粗糙化表面能够有效促进间充质干细胞生长。，下面是一种制备纳米粗糙化PDMS基底的新方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种制备纳米粗糙化PDMS基底的方法，其特征在于：包含以下步骤：
（1）制备模具：用乙醇作为溶剂配成不同体积浓度的丙酮溶液，丙酮溶液的体积浓度范围为10%-100%；将丙酮溶液分别倒入聚苯乙烯材质的24孔板中，每孔加入1 mL；选取不同的作用时间，丙酮溶液对24孔板底部进行不同程度的作用，作用时间范围为1 min-10 min；接着移除丙酮溶液，然后用乙醇洗两遍，再用去离子水洗三遍，即制备了在不同丙酮溶液浓度和不同作用时间下的培养板模具；
（2）制备纳米粗糙度的PDMS：将弹性剂与固化剂以质量比为10:1混合配置成PDMS，搅拌均匀，然后将其倒入模具中，倒入体积为0.5-1 mL，真空除气泡1h，然后70℃加热2 h，之后将PDMS从24孔板中撕脱下来，即得到了具有不同纳米粗糙度表面的PDMS；
（3）制备含PDMS基底的培养板：配制新鲜的弹性剂与固化剂的质量比10:1的PDMS，倒入到新的24孔板中，再将步骤（2）得到的具有不同纳米粗糙度的PDMS反向粘连在这个新的24孔板中，得到含有纳米粗糙度PDMS基底的培养孔；为了更利于细胞生长，再在具有不同纳米粗糙度PDMS基底表面修饰上纤连蛋白。
2.根据权利要求1所述的一种制备纳米粗糙化PDMS基底的方法，其特征在于：所述步骤（3）中在PDMS基底上修饰纤连蛋白，包含以下步骤：先用PBS配置10 µg/mL的纤连蛋白，搅拌均匀，然后分别将不同粗糙度的PDMS浸没在纤连蛋白溶液中，4℃条件下放置过夜，随后将溶液倒掉，并用PBS冲洗三遍，室温干燥。

说明书全文

一种制备纳米粗糙化PDMS基底的新方法

技术领域

[0001] 本发明涉及生物材料领域，具体涉及探究PDMS的纳米粗糙度及疏水性之间的关系及其对间充质干细胞粘附和增殖的影响。

背景技术

[0002] 聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane, PDMS，化学结构式：（C2H6OSi)n，CAS号：9016-00-6）无色或浅黄色液体，无味，透明度高，具有耐热性、耐寒性、黏度随温度变化小、防水性、表面张力小、具有导热性，透光性好，具有优良的物理特性，可直接用于防潮绝缘，阻尼，减震，消泡，润滑，抛光等方面，广泛用作绝缘润滑、防震、防油尘、介电体和热载体。以及微流控通道系统、填缝剂、隐形眼镜及日化品添加剂。

[0003] 由于PDMS具有良好的透光性，便于观察；弹性好，有益于延展；同时具有穿透性，可以让CO2、O2等气体分子通过；背景荧光小，便于荧光观察；低毒，价廉等特性。因此在PDMS上可以实现体外培养细胞，从而观察细胞的生长情况，及其体外模拟一些复杂体内的代谢环境，这对研究生物体内细胞的作用机制具有重要的意义。

[0004] 基于PDMS这些良好的特性，它被视为目前很理想的一种体外培养细胞的基底材料。不仅可以实现体外培养细胞的单纯基底，而且可以利用它来制作生物微芯片，细胞共培养模型，从而模拟体内的各种微环境。然而PDMS有一个弊端不利于细胞的粘附于增值。就是它是一种疏水材料，即它的接触角远大于90°。所以要想让它更好地作为体外细胞培养的材料，必须改变它的疏水性，即通过一些方法让它变得更亲水。目前，也有许多学者研究过改变其疏水性的方法，也有很多效果比较明显的例子，但针对于这些方法的相互作用对其粗糙度的影响仍有待于研究。

发明内容

[0005] 针对PDMS的疏水特性，现有许多改变其疏水性的方法，但至今没有探究过这些方法之间的关系，及其对PDMS疏水特性的协同影响。本发明旨在探究不同浓度及不同作用时间的丙酮对PDMS粗糙度和疏水性的影响。从而观察其不同作用条件下的PDMS对间充质干细胞黏附与增殖情况的影响。

[0006] 本发明的技术方案具体如下：

[0007] 一种制备纳米粗糙化PDMS基底的新方法,包括以下步骤：

[0008] （1）制备模具：用乙醇作为溶剂配成不同体积浓度的丙酮溶液，丙酮溶液的体积浓度范围为10%-100%；将丙酮溶液分别倒入聚苯乙烯(TCP)材质的24孔板中，每孔加入1 mL；选取不同的作用时间，丙酮溶液对24孔板底部进行不同程度的作用，作用时间范围为1 min-10 min；接着移除丙酮溶液，然后用乙醇洗两遍，再用去离子水洗三遍，即制备了在不同丙酮溶液浓度和不同作用时间下的培养板模具；

[0009] （2）制备纳米粗糙度的PDMS：将弹性剂与固化剂以质量比为10:1混合配制成PDMS，搅拌均匀，然后将其倒入模具中，倒入体积为0.5-1 mL，真空除气泡1h，然后70℃加热2 h，之后将PDMS从24孔板中撕脱下来，即得到了具有不同纳米粗糙度表面的PDMS；

[0010] （3）制备含PDMS基底的培养板：配置新鲜的弹性剂与固化剂的质量比10:1的PDMS，倒入到新的24孔板中，再将步骤（2）得到的具有不同纳米粗糙度的PDMS反向粘连在这个新的24孔板中，得到含有纳米粗糙度PDMS基底的培养孔；为了更利于细胞生长，再在具有不同纳米粗糙度PDMS基底表面修饰上纤连蛋白。

[0011] 进一步的，步骤（3）中在PDMS基底上修饰纤连蛋白，包含以下步骤：先用PBS配置10 µg/mL的纤连蛋白，搅拌均匀，然后分别将不同粗糙度的PDMS浸没在纤连蛋白溶液中，4℃条件下放置过夜，随后将溶液倒掉，并用PBS冲洗三遍，室温干燥，待用。

[0012] 本发明主要优点有：

[0013] 1. 针对目前PDMS具有疏水性，而现有的一些改变其疏水性的方法如：APTES、APTMS、MPTMS、GA等，这些方法虽可以达到改变疏水性的目的，但这些物质都有毒，显然对于培养细胞是不利的，本项目创造性地用丙酮刻蚀聚苯乙烯培养板，从而产生一个模具，然后再以此模具得到不同纳米粗度的PDMS，从而避免了有毒物质对细胞的损害，随后探究间充质干细胞在不同纳米粗糙度的PDMS上的生长情况。

[0014] 2、本项目中，不仅利用丙酮刻蚀的方法先制备一个TCP培养板模具，而且还分别设置了不同浓度的丙酮（25%、50%、75%、100%），及不同作用时间（1 min、3 min、6 min、10 min），在这两组因素下产生的16个不同的纳米粗糙度的PDMS样品，探究不同作用条件下产生的样品的纳米粗糙度及其疏水性之间的关系和相互影响也是本项目的最大特色之一。附图说明

[0015] 为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图。

[0016] 图1为本发明实施例1中制备不同纳米粗糙度的PDMS的示意图。

[0017] 图2为本发明实施例 1中不同纳米粗糙度的PDMS的接触角测量结果。

[0018] 图3为本发明实施例1中不同纳米粗糙度的PDMS的粗糙度测量结果。

[0019] 图4为本发明实施例2中不同纳米粗糙度的PDMS的对间充质干细胞黏附影响结果。

[0020] 图5为本发明实施例2中不同纳米粗糙度的PDMS的对间充质干细胞增殖影响结果。

具体实施方式

[0021] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

[0022] 实施例1 制备不同纳米粗糙度的PDMS基底

[0023] （1）制备模具：用乙醇作为溶剂，分别配体积分数分别为25%、50%、75%、100%的丙酮溶液，将这些不同浓度的丙酮分别倒入24孔板，每孔加入1mL，分别作用时间为1 min、3 min、6 min、10 min，由此产生了16个不同浓度及作用时间下的培养板基地。

[0024] （2）制备不同纳米粗糙度的PDMS：将弹性剂与固化剂以10:1混合，搅拌均匀，然后将其分别倒入16个不同的模具中，真空除气泡1h，然后70度加热2 h，之后将PDMS从24孔板中撕下来，然后再利用弹性剂和固化剂质量比为10:1配置的PDMS，将这16个不同纳米粗糙度的PDMS反向粘连在新的24孔板中，待用。由此就得到的16块具有不同粗糙度的PDMS。其合成过程见图1。

[0025] （3）coating纤连蛋白：先用PBS配置10 µg/mL的纤连蛋白，搅拌均匀，然后分别将不同粗糙度的PDMS浸没在纤连蛋白溶液中，4度条件下放置过夜，随后将溶液倒掉，并用PBS冲洗三遍，室温干燥，待用。不同样品的接触角见图2，结果表明随着丙酮刻蚀浓度及时间的增加，PDMS的接触角呈递减趋势，即变得越来越亲水。不同样品的粗糙度见图3，从图3可以看出随着丙酮刻蚀时间及浓度的增加，PDMS的粗糙度逐渐增大。

[0026] 实施例2 在不同纳米粗糙度的PDMS上培养间充质干细胞

[0027] （1）分别将间充质干细胞接种于两组不同纳米粗糙度的PDMS基底上，两组不同的PDMS分别为：50%（1 min、3 min、6 min、10 min）和3 min（25%、50%、75%、100%）4小时后测试细胞的黏附情况，其结果如图4。结果表明，粗糙度越大，细胞的黏附量越大。另外分别在第三天、第六天及第十天测试细胞的活性，其结果如图5，结果显示随着粗糙度的增加，对细胞生长呈现递增的促进作用。

[0028] 最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

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