CN109776842B - 区域选择性可控化固定双分子薄膜及其制备方法 - Google Patents
区域选择性可控化固定双分子薄膜及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109776842B CN109776842B CN201910027335.5A CN201910027335A CN109776842B CN 109776842 B CN109776842 B CN 109776842B CN 201910027335 A CN201910027335 A CN 201910027335A CN 109776842 B CN109776842 B CN 109776842B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- film
- functionalized
- reaction
- molecule
- controllable
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 70
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000002052 molecular layer Substances 0.000 claims abstract description 39
- 210000002469 basement membrane Anatomy 0.000 claims abstract description 22
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 28
- 239000002585 base Substances 0.000 claims description 25
- YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N catechol Chemical compound OC1=CC=CC=C1O YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- VYFYYTLLBUKUHU-UHFFFAOYSA-N dopamine Chemical compound NCCC1=CC=C(O)C(O)=C1 VYFYYTLLBUKUHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 20
- 210000004379 membrane Anatomy 0.000 claims description 14
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 229960003638 dopamine Drugs 0.000 claims description 10
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 9
- -1 catechol compound Chemical class 0.000 claims description 8
- QAIPRVGONGVQAS-DUXPYHPUSA-N trans-caffeic acid Chemical compound OC(=O)\C=C\C1=CC=C(O)C(O)=C1 QAIPRVGONGVQAS-DUXPYHPUSA-N 0.000 claims description 8
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000006845 Michael addition reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000002262 Schiff base Substances 0.000 claims description 5
- 150000004753 Schiff bases Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 5
- SFLSHLFXELFNJZ-QMMMGPOBSA-N (-)-norepinephrine Chemical compound NC[C@H](O)C1=CC=C(O)C(O)=C1 SFLSHLFXELFNJZ-QMMMGPOBSA-N 0.000 claims description 4
- WTDRDQBEARUVNC-LURJTMIESA-N L-DOPA Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CC=C(O)C(O)=C1 WTDRDQBEARUVNC-LURJTMIESA-N 0.000 claims description 4
- WTDRDQBEARUVNC-UHFFFAOYSA-N L-Dopa Natural products OC(=O)C(N)CC1=CC=C(O)C(O)=C1 WTDRDQBEARUVNC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229960004502 levodopa Drugs 0.000 claims description 4
- 229960002748 norepinephrine Drugs 0.000 claims description 4
- SFLSHLFXELFNJZ-UHFFFAOYSA-N norepinephrine Natural products NCC(O)C1=CC=C(O)C(O)=C1 SFLSHLFXELFNJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 claims description 4
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims description 3
- ACEAELOMUCBPJP-UHFFFAOYSA-N (E)-3,4,5-trihydroxycinnamic acid Natural products OC(=O)C=CC1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 ACEAELOMUCBPJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229940074360 caffeic acid Drugs 0.000 claims description 2
- 235000004883 caffeic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- QAIPRVGONGVQAS-UHFFFAOYSA-N cis-caffeic acid Natural products OC(=O)C=CC1=CC=C(O)C(O)=C1 QAIPRVGONGVQAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 2
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 claims 1
- 230000006870 function Effects 0.000 abstract description 18
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 abstract description 6
- 239000010408 film Substances 0.000 description 109
- 229920001690 polydopamine Polymers 0.000 description 29
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 14
- 229940099500 cystamine Drugs 0.000 description 11
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 9
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 9
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 210000002889 endothelial cell Anatomy 0.000 description 8
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 8
- OOTFVKOQINZBBF-UHFFFAOYSA-N cystamine Chemical group CCSSCCN OOTFVKOQINZBBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 7
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 6
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 6
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 6
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 6
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 5
- 150000005206 1,2-dihydroxybenzenes Chemical class 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 238000000399 optical microscopy Methods 0.000 description 4
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 4
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 4
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 4
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 4
- PEIBAWRLFPGPAT-UHFFFAOYSA-N 1-(diazomethyl)pyrene Chemical compound C1=C2C(C=[N+]=[N-])=CC=C(C=C3)C2=C2C3=CC=CC2=C1 PEIBAWRLFPGPAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000010100 anticoagulation Effects 0.000 description 3
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 230000021164 cell adhesion Effects 0.000 description 3
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 3
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 3
- 210000003606 umbilical vein Anatomy 0.000 description 3
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003012 bilayer membrane Substances 0.000 description 2
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000002715 modification method Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 2
- 230000024883 vasodilation Effects 0.000 description 2
- FDKWRPBBCBCIGA-REOHCLBHSA-N (2r)-2-azaniumyl-3-$l^{1}-selanylpropanoate Chemical compound [Se]C[C@H](N)C(O)=O FDKWRPBBCBCIGA-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- IYMAXBFPHPZYIK-BQBZGAKWSA-N Arg-Gly-Asp Chemical class NC(N)=NCCC[C@H](N)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CC(O)=O)C(O)=O IYMAXBFPHPZYIK-BQBZGAKWSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002101 Chitin Polymers 0.000 description 1
- FDKWRPBBCBCIGA-UWTATZPHSA-N D-Selenocysteine Natural products [Se]C[C@@H](N)C(O)=O FDKWRPBBCBCIGA-UWTATZPHSA-N 0.000 description 1
- HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N Heparin Chemical compound OC1C(NC(=O)C)C(O)OC(COS(O)(=O)=O)C1OC1C(OS(O)(=O)=O)C(O)C(OC2C(C(OS(O)(=O)=O)C(OC3C(C(O)C(O)C(O3)C(O)=O)OS(O)(=O)=O)C(CO)O2)NS(O)(=O)=O)C(C(O)=O)O1 HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000914 Mn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000002306 biochemical method Methods 0.000 description 1
- 230000008827 biological function Effects 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 1
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 230000009881 electrostatic interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007888 film coating Substances 0.000 description 1
- 238000009501 film coating Methods 0.000 description 1
- 238000002073 fluorescence micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 1
- 229960002897 heparin Drugs 0.000 description 1
- 229920000669 heparin Polymers 0.000 description 1
- 125000001165 hydrophobic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000005661 hydrophobic surface Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- WJZHMLNIAZSFDO-UHFFFAOYSA-N manganese zinc Chemical compound [Mn].[Zn] WJZHMLNIAZSFDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000011197 physicochemical method Methods 0.000 description 1
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 1
- 239000001044 red dye Substances 0.000 description 1
- ZKZBPNGNEQAJSX-UHFFFAOYSA-N selenocysteine Natural products [SeH]CC(N)C(O)=O ZKZBPNGNEQAJSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940055619 selenocysteine Drugs 0.000 description 1
- 235000016491 selenocysteine Nutrition 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000004474 valine Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
本发明涉及生物医用材料领域，且特别涉及一种区域选择性可控化固定双分子薄膜及其制备方法。区域选择性可控化固定双分子薄膜包括功能化分子层A、功能化分子层B以及反应底膜；反应底膜具有分别与功能化分子A和功能化分子B发生反应的活化微图形区域。部分反应底膜的活化微图形区域与功能化分子A接枝形成功能化分子层A，剩余反应底膜的活化微图形区域与功能化分子B接枝形成功能化分子层B。区域选择性可控化固定双分子薄膜通过接枝具有不同功能的功能化分子，协同作用实现了薄膜的多功能化。
Description
技术领域
本发明涉及生物医用材料领域，且特别涉及一种区域选择性可控化固定双分子薄膜及其制备方法。
背景技术
生物材料的生物相容性对生物材料的临床应用具有决定性的意义。由于材料植入人体后将首先与人体组织、血液接触，因此材料表面所发生的界面生物学反应对材料的生物相容性具有决定性的作用。表面改性是提高材料生物相容性的主要方法之一，通过表面改性可以有效地改变材料表面的物理化学性质，从而可以调控组织(体液)与材料之间的相互作用，提高材料的生物相容性。表面改性的方法除了一直以来的覆膜方式，近年来兴起了一种新的手段，微图形化技术，即利用材料表面微纳米图形控制细胞行为，从而为新型的生物功能材料的开发和应用提供新途径。图形化方法是综合物理化学与生物化学方法而形成的特殊的改性方法。通过控制微图形的尺寸和形状，可以调控细胞的粘附、铺展、排列、生长方向、蛋白表达等生长行为。
现有报道中采用光刻技术对生物材料或器械表面进行微图形化改性处理，以实现区域功能化修饰，其中通过在材料表面涂覆具有正电荷的甲壳素分子可以与带负电荷的蛋白分子之间形成强烈的静电相互作用，并形成稳定的蛋白微图形，或利用疏水性表面与蛋白疏水基团之间的强烈疏水相互作用，在材料表面制备疏水/亲水交替微图形结构，则疏水区域可以吸附蛋白质形成蛋白微图形，但经过修饰后的材料或器械表面携载生物分子单一，导致薄膜层功能化单一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种区域选择性可控化固定双分子薄膜薄膜，该区域选择性可控化固定双分子薄膜通过接枝具有不同功能的功能化分子，协同作用实现了薄膜的多功能化。
本发明的另一目的在于提供一种区域选择性可控化固定双分子薄膜的制备方法，该通过微图形技术能够快速制备得到具有多功能的薄膜，增加了薄膜应用的实效性。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：
本发明提出一种区域选择性可控化固定双分子薄膜，其包括功能化分子层A、功能化分子层B以及反应底膜；反应底膜具有分别与功能化分子A和功能化分子B发生反应的活化微图形区域；
部分反应底膜的活化微图形区域与功能化分子A接枝形成功能化分子层A，剩余反应底膜的活化微图形区域与功能化分子B接枝形成功能化分子层B。
本发明提出一种区域选择性可控化固定双分子薄膜的制备方法，包括以下步骤:在基体材料上制膜以形成反应底膜，而后在反应底膜上涂布光刻胶，而后剥离部分光刻胶；
反应底膜上剥离分部光刻胶的部分与功能化分子A进行反应，形成功能化分子层A；
而后剥离反应底膜上剩余的光刻胶，而后功能化分子B与反应底膜上剥离剩余的光刻胶的部分进行反应形成功能化分子层B。
本发明的有益效果是：本发明的区域选择性可控化固定双分子薄膜通过在反应底膜上接枝不同的功能化分子，形成不同的功能化分子层，使得最终的双分子膜具有不同生化功能，在通过物理手段调控细胞生长行为与功能的同时，通过双分子功能化协同作用或者互补作用进一步调控细胞的生长行为与功能，从而增加了其应用的实效性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为实施例1的区域选择性可控化固定双分子薄膜的荧光显示表征图；
图2为实施例1的区域选择性可控化固定双分子薄膜的光学显微镜表征图；
图3为实施例2的区域选择性可控化固定双分子薄膜的NO催化释放曲线；
图4为实施例2的区域选择性可控化固定双分子薄膜的人脐静脉内皮细胞培养1天的荧光图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面对本发明实施例的区域选择性可控化固定双分子薄膜及其制备方法进行具体说明。
一种区域选择性可控化固定双分子薄膜，其包括功能化分子层A、功能化分子层B以及反应底膜。反应底膜具有分别与功能化分子A和功能化分子B发生反应的活化微图形区域；
部分反应底膜的活化微图形区域与功能化分子A接枝形成功能化分子层A，剩余反应底膜的活化微图形区域与功能化分子B接枝形成功能化分子层B。
反应底膜可以与具有不同生物功能地功能化分子A和功能化分子B进行接枝，继而得到的区域选择性可控化固定双分子薄膜同时具有功能化分子A和功能化分子B的功效，同时，还可能产生协同作用提升功能化分子A和/或功能化分子B的功效，且该区域选择性可控化固定双分子薄膜可以应用于生物医用材料。
进一步地，活化微图形区域是指可以分别与功能化分子A和功能化分子B进行反应的区域，而该具有可以被设置为不同地形状。
进一步地，反应底膜的活化微图形区域上具有可以分别与功能化分子A和功能化分子B进行迈克尔加成和/或席夫碱反应的官能团。通过迈克尔加成和/或席夫碱反应可以在活化微图形区域不同的区域进行反应，继而接枝不同的功能化分子A和功能化分子B，继而形成双分子结构。
进一步地，功能化分子A和功能化分子B均为含有氨基和/或硫醇基团的化合物。
且反应底膜为儿茶酚聚合物形成的底膜；
优选，儿茶酚聚合物是以儿茶酚类化合物作为单体经过聚合反应后得到的聚合物；
更优选，儿茶酚类化合物为多巴胺、左旋多巴、咖啡酸、真黑素、去甲肾上腺素和氢化咖啡酸中的任意一种或者至少两种。且本发明实施例中可以采用的儿茶酚类化合物不限于上述记载的物质，现有技术中的其他的儿茶酚类化合物也可利用。
进一步地，儿茶酚聚合物是将浓度为0.01mg/mL-20g/mL的儿茶酚类化合物在15-40℃、pH为5-12的条件下反应5分钟-72小时后形成的聚合物。儿茶酚聚合物的制备采用现有技术中的制备方法即可，本发明实施例不再进行详述。
利用儿茶酚类与含有氨基(-NH2)或硫醇(-SH)的功能化分子发生迈克尔加成与席夫碱反应形成有机沉积层从而实现薄膜层的表面改性，将表面功能由单一转向多功能。也就是说采用儿茶酚类化合物为单体制备反应底膜能够确保其与功能化分子A和功能化分子B发生反应。且采用的功能化分子A和功能化分子B是具有不同生化功能的分子，例如功能化分子A可以选用促进细胞粘附、抗凝血、促进舒张血管以及一氧化氮释放的药物溶液，或者其他现有技术中具有不同生化功能的药物溶液。而功能化分子B则选择生化功能不同于功能化分子A的生化功能的药物即可。并且双分子膜中引入含有氨基(-NH2)或硫醇(-SH)的功能化分子提供高活性的反应位点，为其进一步应用提供了较大发展空间，进而较大程度优化薄膜的功能化。
进一步地，本发明实施例还提供一种区域选择性可控化固定双分子薄膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备反应底膜；
首先，选择合适的基体材料，基体材料可以选用金属、陶瓷和碳素中的任意一种，金属优选为316L不锈钢、铁及其合金、钴基合金、钛合金、镁合金、锌锰合金中的任意一种，陶瓷优选为活性陶瓷。采用上述基体材料生物相容性较好，对人体影响较小。
而后对基体材料进行清洗，清洗方式为现有的常规清洗方式，例如超声洗涤、溶剂冲洗等。
而后在基体材料表面制膜以形成反应底膜，具体地，是利用现有技术中的浸涂法制备该反应底膜，浸涂法制备反应底膜的条件为现有技术，本发明实施例不再进行详述。
S2、制备功能化分子层A；
首先，在反应底膜上涂布光刻胶，使得光刻胶均匀分布在反应底膜表面，而后进行软烘，光刻胶膜里面的溶剂缓慢地、充分地逸出来，使光刻胶干燥，软烘的时间为10分钟-6小时。
接着进行掩膜，且掩膜的时间为1-120秒。掩膜是利用掩膜板可以在反应底膜表面形成不同大小、不同形状的可以分别与功能化分子A和功能化分子B反应的活化微图形区域，继而便于形成两层功能化分子层A和功能化分子层B。
采用的掩膜板掩盖图形的形状多种多样，例如可以为长条形、方格形、椭圆形等任意一种或多种，且掩膜板掩盖图形的尺寸规模为0.01-5000μm之间的任意一种或多种进行组合，继而可以有效控制形成的功能化分子层A、功能化分子层B的形状和规格。
而后进行显影和坚膜，经过上述操作后使得部分活化微图形区域暴露出来，继而便于与功能化分子A进行反应。显影的时间为1-120秒，后烘的时间为10分钟-6小时。
而后将剥离部分光刻胶的基体材料浸入含有功能化分子A的溶液中反应底膜上裸露出来的活化微图形区域上的活性官能团与功能化分子A发生迈克尔加成和/或席夫碱反应继而形成的功能化分子层A。
进一步地，每毫升含有功能化分子A的溶液中含有功能化分子A为10微克-50毫克，采用上述浓度的溶液能够加速接枝形成功能化分子层A。
S3、制备功能化分子层B；
而后剥离剩余的光刻胶，再将含有功能化分子层A的基体材料浸入另一种含有功能化分子B的溶液里，使得反应底膜上剩余的活化微图形区域与功能化分子B接枝，继而形成功能化分子层B。
进一步地，每毫升含有功能化分子B的溶液中含有功能化分子B为10微克-50毫克，采用上述浓度的溶液能够加速接枝形成功能化分子层B。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种区域选择性可控化固定双分子薄膜，区域选择性可控化固定双分子薄膜功能化分子层A、功能化分子层B以及反应底膜。其中，反应底膜为多巴胺聚合物形成的薄膜即为聚多巴胺薄膜；功能化分子层A为FITC-SH与部分聚多巴胺薄膜接枝后形成的FITC-SH薄膜层；功能化分子层B为Rhodamine-SH与剩余聚多巴胺薄膜接枝后形成Rhodamine-SH薄膜层。
本实施例还提供一种区域选择性可控化固定双分子薄膜的制备方法：
S1、制备反应底膜；
选用316L不锈钢为基体材料，采用浸涂法在经过清洗后的316L不锈钢材料表面沉积聚多巴胺薄膜，待用：其中，聚多巴胺是将浓度为0.001mg/mL的多巴胺在40℃、pH为10的条件下反应72小时后形成的聚合物。
S2、制备功能化分子层A；
将上述薄膜材料置于匀胶机的吸盘上，旋涂光刻胶，旋涂光刻胶后进行软烘，软烘的温度为70℃以上，软烘时间为20min以上；
将上述薄膜样品放入紫外光刻机规模为20μm*20μm条形掩膜板下用紫外光曝光10秒以上；
再用显影剂进行显影，而后进行后烘，后烘的温度为70℃以上，后烘的时间为10min以上，得到具有活化微图形区域的薄膜；
将上述薄膜材料表面浸入FITC-SH溶液中在暴露的聚多巴胺表面制备FITC-SH薄膜层，每毫升FITC-SH溶液中含有FITC-SH为10微克。
S3、制备功能化分子层B；
将上述样品浸入丙酮溶液中剥离剩余的光刻胶，随后将上述薄膜材料表面浸入Rhodamine-SH溶液(每毫升Rhodamine-SH溶液中含Rhodamine-SH为10微克)在剥离出来的聚多巴胺表面制备Rhodamine-SH薄膜层，从而得到同时含有两种荧光的微图形化区域选择性可控化固定双分子薄膜。
实施例2
本实施例提供一种区域选择性可控化固定双分子薄膜，区域选择性可控化固定双分子薄膜功能化分子层A、功能化分子层B以及反应底膜。其中，反应底膜为多巴胺聚合物形成的薄膜即为聚多巴胺薄膜；功能化分子层A为SeCA(硒代胱胺)与部分聚多巴胺薄膜接枝后形成的SeCA薄膜层；功能化分子层B为CySA(胱胺)与剩余聚多巴胺薄膜接枝后形成CySA薄膜层。
本实施例还提供一种区域选择性可控化固定双分子薄膜的制备方法：
S1、制备反应底膜；
选用316L不锈钢为基体材料，采用浸涂法在经过清洗后的316L不锈钢材料表面沉积聚多巴胺薄膜，待用：其中，聚多巴胺是将浓度为0.01mg/mL的多巴胺在15℃、pH为6的条件下反应72小时后形成的聚合物。
S2、制备功能化分子层A；
将上述薄膜材料置于匀胶机的吸盘上，旋涂光刻胶，旋涂光刻胶后进行软烘，软烘的温度为70℃以上，软烘时间为20min以上；
将上述薄膜样品放入紫外光刻机规模为10μm*10μm条形掩膜板下用紫外光曝光120秒；
再用显影剂进行显影，而后进行后烘，后烘的温度为70℃以上，后烘的时间为10min以上，得到具有活化微图形区域的薄膜；
将上述薄膜材料表面浸入SeCA溶液(每毫升SeCA溶液中含有SeCA为30微克)中在暴露的聚多巴胺表面制备SeCA薄膜层。
S3、制备功能化分子层B；
将上述样品浸入丙酮溶液中剥离剩余的光刻胶，随后将上述薄膜材料表面浸入CySA溶液(每毫升CySA溶液中含有CySA为30微克)在剥离出来的聚多巴胺表面制备CySA薄膜层，从而得到具有舒张血管以及一氧化氮释放等多种协同功能的微图形化区域选择性可控化固定双分子薄膜。
实施例3
本实施例提供一种区域选择性可控化固定双分子薄膜，区域选择性可控化固定双分子薄膜功能化分子层A、功能化分子层B以及反应底膜。其中，反应底膜为多巴胺聚合物形成的薄膜即为聚多巴胺薄膜；功能化分子层A为REDV-NH2(氨基化的REDV肽，REDV肽为精氨酸-谷氨酸-天冬氨酸-缬氨酸)与部分聚多巴胺薄膜接枝后形成的REDV-NH2薄膜层；功能化分子层B为SeCA与剩余聚多巴胺薄膜接枝后形成SeCA薄膜层。
本实施例还提供一种区域选择性可控化固定双分子薄膜的制备方法：
S1、制备反应底膜；
选用316L不锈钢为基体材料，采用浸涂法在经过清洗后的316L不锈钢材料表面沉积聚多巴胺薄膜，待用：其中，聚多巴胺是将浓度为20mg/mL的多巴胺在30℃、pH为7的条件下反应6小时后形成的聚合物。
S2、制备功能化分子层A；
将上述薄膜材料置于匀胶机的吸盘上，旋涂光刻胶，旋涂光刻胶后进行软烘，软烘的温度为70℃以上，软烘时间为20min以上；
将上述薄膜样品放入紫外光刻机规模为20μm*20μm条形掩膜板下用紫外光曝光10秒；
再用显影剂进行显影，而后进行后烘，后烘的温度为70℃以上，后烘的时间为10min以上，得到具有活化微图形区域的薄膜；
将上述薄膜材料表面浸入REDV-NH2溶液(每毫升REDV-NH2溶液中含有REDV-NH2为50毫克)中在暴露的聚多巴胺表面制备REDV-NH2薄膜层。
S3、制备功能化分子层B；
将上述样品浸入丙酮溶液中剥离剩余的光刻胶，随后将上述薄膜材料表面浸入SeCA溶液(每毫升SeCA溶液中含有SeCA为50毫克)在剥离出来的聚多巴胺表面制备SeCA薄膜层，从而得到促进内皮细胞粘附以及抗凝等双重功能的微图形化区域选择性可控化固定双分子薄膜，
实施例4
本实施例提供一种区域选择性可控化固定双分子薄膜，区域选择性可控化固定双分子薄膜功能化分子层A、功能化分子层B以及反应底膜。其中，反应底膜为多巴胺聚合物形成的薄膜即为聚多巴胺薄膜；功能化分子层A为RGD-NH2(氨基化的RGD肽)与部分聚多巴胺薄膜接枝后形成的RGD-NH2薄膜层；功能化分子层B为Heparin-SH(巯基化肝素)与剩余聚多巴胺薄膜接枝后形成Heparin-SH薄膜层。
本实施例还提供一种区域选择性可控化固定双分子薄膜的制备方法：
S1、制备反应底膜；
选用316L不锈钢为基体材料，采用浸涂法在经过清洗后的316L不锈钢材料表面沉积聚多巴胺薄膜，待用：其中，聚多巴胺是将浓度为0.5mg/mL的多巴胺在25℃、pH为9的条件下反应20小时后形成的聚合物。
S2、制备功能化分子层A；
将上述薄膜材料置于匀胶机的吸盘上，旋涂光刻胶，旋涂光刻胶后进行软烘，软烘的温度为70℃以上，软烘时间为20min以上；
将上述薄膜样品放入紫外光刻机规模为30μm*30μm条形掩膜板下用紫外光曝光1秒；
再用显影剂进行显影，而后进行后烘，后烘的温度为70℃以上，后烘的时间为10min以上，得到具有活化微图形区域的薄膜；
将上述薄膜材料表面浸入RGD-NH2溶液(每毫升RGD-NH2溶液中含有RGD-NH220毫克)中在暴露的聚多巴胺表面制备RGD-NH2薄膜层。
S3、制备功能化分子层B；
将上述样品浸入丙酮溶液中剥离剩余的光刻胶，随后将上述薄膜材料表面浸入Heparin-SH溶液(每毫升Heparin-SH溶液中含有Heparin-SH为20毫克)在剥离出来的聚多巴胺表面制备Heparin-SH薄膜层，从而得到具有促进内皮细胞粘附以及抗凝等双重功能的微图形化区域选择性可控化固定双分子薄膜。
实施例5-实施例7
按照实施例1提供的方式制备含有两种荧光的微图形化区域选择性可控化固定双分子薄膜，区别在于具体地操作条件不同。
实施例5
采用的单体为左旋多巴，聚合物的反应条件为：左旋多巴单体的浓度为1mg/mL，反应温度为25℃，pH为8，反应时间为3小时。
基体材料为活性陶瓷，软烘的时间为24小时，掩膜的时间为24小时。掩膜板为方格形，尺寸为0.01um*0.01um，显影的时间为0.01分钟，后烘的时间为30分钟。且每毫升FITC-SH溶液中含有FITC-SH为5毫克，每毫升Rhodamine-SH溶液中含有FITC-SH为5毫克。
实施例6
采用的单体为去甲肾上腺素，聚合物的反应条件为：去甲肾上腺素单体的浓度为2mg/mL，反应温度为35℃，pH为6.5，反应时间为20小时。
基体材料为钛合金，软烘的时间为2小时，掩膜的时间为5秒。掩膜板为方格形，尺寸为100μm*100μm，显影的时间为120分钟，后烘的时间为2分钟。且每毫升FITC-SH溶液中含有FITC-SH为35毫克，每毫升Rhodamine-SH溶液中含有FITC-SH为35毫克。
实施例7
采用的单体为氢化咖啡酸，聚合物的反应条件为：氢化咖啡酸单体的浓度为10mg/mL，反应温度为37℃，pH为7.5，反应时间为30小时。
基体材料为钴基合金，软烘的时间为30分钟，掩膜的时间为5分钟。掩膜板为方格形，尺寸为50μm*50μm，显影的时间为60分钟，后烘的时间为30分钟。且每毫升FITC-SH溶液中含有FITC-SH为500微克，每毫升Rhodamine-SH溶液中含有FITC-SH为500微克。
对实施例1制备得到的双分子层进行荧光显示，具体结果参见图1。图1中(B1)为FITC-SH功能化染料在491nm激发，(B2)为Rhodamine-SH功能化红染料激发在545nm，(B3)为实施例1的双分子层荧光显微镜图像，通过图1发现荧光染料的接枝图案，重叠的荧光图像(B3)清楚地表明成功剥离了基底上全部的光刻胶以及制备了均一的条纹状微图形，得到同时含有两种荧光的微图形化区域选择性可控化固定双分子薄膜。
对实施例1的双分子膜进行光学显微镜(OM)表征，具体参见图2，其中图2(A)为聚多巴胺PDAM涂层，(B)紫外光刻胶PR涂层，(C)第一次PR显影后的PDAM@PR微图案和(D)第二次PR显影后的表面的光学显微镜(OM)图像，根据图2可知，在第一次显影后成功制备出了规整的微条纹表面，并在第二次显影后成功剥离了剩余的光刻胶，从而得到了较均匀表面。
对实施例2的双分子膜进行生化检测，具体检测包括NO的催化养释放以及人脐静脉内皮细胞培养，检测结果参见图3和图4，其中，图3为PDAM和CySA@SeCA-PDAM的NO催化释放曲线，图4为316L SS、PDAM和CySA@SeCA-PDAM表面人脐静脉内皮细胞培养1天的荧光图片。
根据图3可知，一氧化氮释放速率曲线可知，接枝了CySA@SeCA-PDAM的样品一氧化氮释放速率明显增多。
根据图4可知，与316L SS对照样相比，CySA@SeCA-PDAM样品表面内皮细胞密度明显更多，并且呈现一定的取向性，说明微图形化双分子薄膜具有促进内皮细胞粘附以及调控其生长的功能。
综上所述，本发明的区域选择性可控化固定双分子薄膜通过在反应底膜上接枝不同的功能化分子，形成不同的功能化分子层，使得最终的双分子膜具有不同生化功能，在通过物理手段调控细胞生长行为与功能的同时，通过双分子功能化协同作用或者互补作用进一步调控细胞的生长行为与功能，从而增加了其应用的实效性。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (11)
1.一种区域选择性可控化固定双分子薄膜，其特征在于，其包括功能化分子层A、功能化分子层B以及反应底膜；所述反应底膜具有分别与功能化分子A和功能化分子B发生反应的活化微图形区域；
部分所述反应底膜的活化微图形区域与功能化分子A接枝形成所述功能化分子层A，剩余所述反应底膜的活化微图形区域与功能化分子B接枝形成功能化分子层B；
所述反应底膜的活化微图形区域上具有可以分别与所述功能化分子A和所述功能化分子B进行迈克尔加成和/或席夫碱反应的官能团。
2.根据权利要求1所述的区域选择性可控化固定双分子薄膜，其特征在于，所述反应底膜为儿茶酚聚合物形成的底膜。
3.根据权利要求2所述的区域选择性可控化固定双分子薄膜，其特征在于，所述儿茶酚聚合物是以儿茶酚类化合物作为单体经过聚合反应后得到的聚合物。
4.根据权利要求3所述的区域选择性可控化固定双分子薄膜，其特征在于，所述儿茶酚类化合物为多巴胺、左旋多巴、咖啡酸、真黑素、去甲肾上腺素和氢化咖啡酸中的任意一种或者至少两种。
5.根据权利要求3所述的区域选择性可控化固定双分子薄膜，其特征在于，所述儿茶酚聚合物是将儿茶酚类化合物在15-40℃、pH为5-12的条件下反应5分钟-72小时后形成的聚合物。
6.根据权利要求1所述的区域选择性可控化固定双分子薄膜，其特征在于，所述功能化分子A和所述功能化分子B均为含有氨基和/或硫醇基团的化合物。
7.一种权利要求1所述的区域选择性可控化固定双分子薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:在基体材料上制膜以形成所述反应底膜，而后在所述反应底膜上涂布光刻胶，而后剥离部分光刻胶；
所述反应底膜上剥离部分光刻胶的部分与功能化分子A进行反应，形成功能化分子层A；
而后剥离所述反应底膜上剩余的光刻胶，而后功能化分子B与所述反应底膜上剥离剩余的光刻胶的部分进行反应形成功能化分子层B。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，剥离部分光刻胶是将涂布光刻胶的所述反应底膜进行掩膜和显影。
9.权利要求8所述的制备方法，其特征在于，掩膜的时间为1-120秒，显影的时间为1-120秒。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在掩膜之前对所述基体材料进行软烘，软烘的时间为10分钟-6小时。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，功能化分子层A是将剥离部分光刻胶的基体材料浸入含有功能化分子A的溶液中反应后形成的分子层A。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910027335.5A CN109776842B (zh) | 2019-01-11 | 2019-01-11 | 区域选择性可控化固定双分子薄膜及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910027335.5A CN109776842B (zh) | 2019-01-11 | 2019-01-11 | 区域选择性可控化固定双分子薄膜及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109776842A CN109776842A (zh) | 2019-05-21 |
| CN109776842B true CN109776842B (zh) | 2020-06-09 |
Family
ID=66500212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910027335.5A Active CN109776842B (zh) | 2019-01-11 | 2019-01-11 | 区域选择性可控化固定双分子薄膜及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109776842B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004263003A (ja) * | 2003-02-28 | 2004-09-24 | Fuji Photo Film Co Ltd | 微粒子吸着パターン形成方法及び機能性パターン材料 |
| CN102465119A (zh) * | 2010-11-12 | 2012-05-23 | 国家纳米科学中心 | 用于细胞图案化生长的基底、制备方法及其应用 |
| CN106861469A (zh) * | 2017-03-17 | 2017-06-20 | 陕西师范大学 | 聚丙烯膜表面构建二元图案的方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0509213D0 (en) * | 2005-05-04 | 2005-06-15 | Univ Durham | A method for creating a chemically patterned surface |
-
2019
- 2019-01-11 CN CN201910027335.5A patent/CN109776842B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004263003A (ja) * | 2003-02-28 | 2004-09-24 | Fuji Photo Film Co Ltd | 微粒子吸着パターン形成方法及び機能性パターン材料 |
| CN102465119A (zh) * | 2010-11-12 | 2012-05-23 | 国家纳米科学中心 | 用于细胞图案化生长的基底、制备方法及其应用 |
| CN106861469A (zh) * | 2017-03-17 | 2017-06-20 | 陕西师范大学 | 聚丙烯膜表面构建二元图案的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109776842A (zh) | 2019-05-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chang et al. | A modified microstamping technique enhances polylysine transfer and neuronal cell patterning | |
| US5470739A (en) | Cell culture support having patterned substance that influences cell adhesion | |
| Widge et al. | Self-assembled monolayers of polythiophene conductive polymers improve biocompatibility and electrical impedance of neural electrodes | |
| Branch et al. | Long-term maintenance of patterns of hippocampal pyramidal cells on substrates of polyethylene glycol and microstamped polylysine | |
| US5962136A (en) | Biomaterial and method for obtaining it | |
| Harsch et al. | Pulsed plasma deposition of allylamine on polysiloxane: a stable surface for neuronal cell adhesion | |
| JP2570621B2 (ja) | 細胞培養用基板とその作製方法および細胞配列形成方法 | |
| US10195313B2 (en) | Method for forming hydrogel arrays using surfaces with differential wettability | |
| Lateef et al. | GRGDSP peptide-bound silicone membranes withstand mechanical flexing in vitro and display enhanced fibroblast adhesion | |
| Ito et al. | Surface modification of plastic, glass and titanium by photoimmobilization of polyethylene glycol for antibiofouling | |
| JP2003527615A (ja) | 細胞パターニング技術 | |
| CA2400814A1 (en) | Microstamping activated polymer surfaces | |
| Shim et al. | Patterning of proteins and cells on functionalized surfaces prepared by polyelectrolyte multilayers and micromolding in capillaries | |
| EP2854885B1 (en) | Micro-engineered hydrogels | |
| US8642516B2 (en) | Chemically-defined arrays for screening cell-substrate interactions | |
| CN109776842B (zh) | 区域选择性可控化固定双分子薄膜及其制备方法 | |
| Enomoto et al. | Gold cleaning methods for preparation of cell culture surfaces for self-assembled monolayers of zwitterionic oligopeptides | |
| Mitchell et al. | Orientation and confinement of cells on chemically patterned polystyrene surfaces | |
| Zhu et al. | Creation of nanostructures by interference lithography for modulation of cell behavior | |
| US10563244B2 (en) | Nanopatterned extracellular matrices enable cell-based assays with a mass spectrometric readout | |
| CN102912343A (zh) | 一种在金片表面制备生物分子图案的方法 | |
| JP2002355025A (ja) | 細胞スクリーニング基板とその製造方法、それを用いた細胞スクリーニング法および細胞スクリーニング装置 | |
| JPH0491780A (ja) | 神経線維の成長方向制御用基材およびその製法、神経線維の成長方向制御法ならびに神経線維の回路網 | |
| JPH06209759A (ja) | ジアルデヒド澱粉の表面付着方法及びその生成物 | |
| JP2609556B2 (ja) | 神経細胞の培養に用いる基質 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20231114 Address after: 523039 No. 78, Wanjiang Road, Wanjiang street, Wanjiang District, Dongguan City, Guangdong Province Patentee after: DONGGUAN PEOPLE'S Hospital Address before: 610000, No. two, section 111, North Ring Road, Jinniu District, Sichuan, Chengdu Patentee before: SOUTHWEST JIAOTONG University |
|
| TR01 | Transfer of patent right |