CN110540672B - 一种抗炎症高分子材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抗炎症高分子材料，包括高分子基底，所述高分子基底的一侧表面具有微纳米锥形阵列结构，所述微纳米锥形的外周面为粗糙面。该抗炎症高分子材料应用于生物组织时，微纳米锥形可以与生物组织之间产生接触诱导作用，抑制生物组织炎症产生，具有优异的抗炎症效果，同时，该抗炎症高分子材料的微纳米锥形阵列结构增大抗炎症高分子材料与生物组织之间的接触面积和摩擦，使其具有优异的生物相容性。本发明还提供一种抗炎症高分子材料的制备方法和应用。

Description

一种抗炎症高分子材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及生物医学工程技术领域，特别是涉及一种抗炎症高分子材料及其制备方法和应用。

背景技术

用于输液导管、血液净化、透析、人工器官等方向的生物材料具有重要的临床应用价值。生物材料在长期或临时与生物组织接触时，必须充分满足与生物环境的相容性，即生物材料接触生物组织时，生物体不发生任何毒性、炎症等生物反应。目前，生物材料与生物组织接触时，或多或少都会引起组织炎症，更严重的还会引起排斥反应，进而限制了生物材料的应用。因此，提供一种具有优异生物相容性，能够抑制炎症产生的生物材料，对于生物材料的应用具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种抗炎症高分子材料，包括高分子基底，高分子基底的一侧表面具有微纳米锥形阵列结构，微纳米锥形的外周面为粗糙面。该抗炎症高分子材料应用于生物组织时，微纳米锥形可以与生物组织之间产生接触诱导作用，抑制生物组织炎症产生，具有优异的抗炎症效果，同时，该抗炎症高分子材料的微纳米锥形阵列结构增大抗炎症高分子材料的表面积，进而增大与生物组织之间的接触面积和摩擦，使得两者之间的界面更加稳定，使其具有优异的生物相容性。

第一方面，本发明提供了一种抗炎症高分子材料，包括高分子基底，所述高分子基底的一侧表面具有微纳米锥形阵列结构，所述微纳米锥形的外周面为粗糙面。

在本发明中，所述微纳米锥形阵列结构为高分子基底自身的一部分，即高分子基底与微纳米锥形阵列结构为一体结构。

可选的，所述高分子基底的材质包括壳聚糖、海藻酸钠、聚乳酸、聚乙二醇、聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯酸、聚乙烯基亚胺、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对二甲苯、光刻胶、光敏树脂、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚酯纤维中的至少一种。进一步的，所述高分子基底的材质包括聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对二甲苯和光刻胶中的至少一种。更进一步的，所述光刻胶包括正胶和负胶中的至少一种，具体可以但不限于为SU8光刻胶、AZ光刻胶。也就是说，高分子基底为生物相容性基底。在本发明中，所述高分子基底的厚度和尺寸不限，可以但不限于为片状、膜状、块状等，根据实际应用需要进行选择。

在本发明中，抗炎症高分子材料可以但不限于为微纳米级尺寸，有利于其应用。

可选的，所述微纳米锥形的底部直径为10nm-30μm。进一步的，所述微纳米锥形的底部直径为200nm-28μm。更进一步的，所述微纳米锥形的底部直径为1μm-24μm。具体的，微纳米锥形的底部直径可以但不限于为700nm、5μm、10μm、18μm、25μm或40μm。

可选的，所述微纳米锥形的高度为50nm-50μm。进一步的，所述微纳米锥形的高度为300μm-45μm。更进一步的，所述微纳米锥形的高度为3μm-40μm。具体的，微纳米锥形的高度可以但不限于为900nm、3μm、8μm、13μm、21μm、34μm或42μm。

可选的，所述微纳米锥形之间的间距为50nm-100μm。进一步的，所述微纳米锥形之间的间距为500nm-85μm。更进一步的，所述微纳米锥形之间的间距为2μm-80μm。具体的，微纳米锥形之间的间距可以但不限于为900nm、6μm、15μm、30μm、50μm或68μm。

在本发明中，高分子基底上的微纳米锥形结构有利于在应用时与生物组织之间产生接触诱导，进而起到抗炎作用；由于微纳米锥形特有的锥形结构起到抑制炎症产生的效果。

可选的，所述微纳米锥形的外周面具有微纳米结构，以形成所述粗糙面。进一步的，所述微纳米结构尺寸为1nm-5μm。更进一步的，所述微纳米结构尺寸为1.5nm-4μm。具体地，多个微纳米结构均匀排布于所述微纳米锥形的外周面上，多个微纳米结构之间形成凹陷，使得微纳米锥形外周面的粗糙度增加，从而有利于微纳米锥形与组织之间产生接触诱导作用，抑制炎症产生。

在本发明中，当所述高分子基底的材质为非生物相容性材质时，所述抗炎症高分子材料还包括生物相容性层，所述生物相容性层完全覆盖所述微纳米锥形的外周面，且完全覆盖所述高分子基底的所述一侧表面上未设置所述微纳米锥形的区域；当所述高分子基底的材质为生物相容性材质时，也可以根据需要再设置一层生物相容性层。

可选的，所述生物相容性层的材质包括高分子材料和金属中的至少一种。

进一步的，所述高分子材料包括壳聚糖、海藻酸钠、琼脂糖、明胶、白蛋白、多肽、纤维素、聚乳酸、聚乙醇酸、聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯酸、聚酰亚胺、聚乙烯基亚胺、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚己内酯、聚对二甲苯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、光刻胶、光敏树脂、聚乙烯吡咯烷酮、聚多巴胺、聚乙烯醇缩丁醛、环氧树脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚酯纤维中的至少一种。更进一步的，所述高分子材料包括壳聚糖、海藻酸钠、聚乳酸、聚乙二醇、聚乙烯基亚胺中的至少一种。

进一步的，所述金属包括铂(Pt)、金(Au)、铂铱合金(Pt-Ir)、氮化钛(TixNy)、氧化铱(IrOx)和铟锡氧化物(ITO)中的至少一种。

可选的，所述生物相容性层的厚度为1nm-300nm。进一步的，所述生物相容性层的厚度为10nm-280nm。更进一步的，所述生物相容性层的厚度为20nm-250nm。

在本发明中，所述生物相容性层也具有微纳米尺寸的微纳米锥形形貌，与高分子基底的形貌一致，也就是说，所述生物相容性层中覆盖所述微纳米锥形外周面的部分为粗糙面。

本发明第一方面提供的抗炎症高分子材料，其高分子基底表面具有微纳米锥形阵列结构，增大与生物组织之间的接触面积，且锥形结构表面粗糙，增加与生物组织之间的摩擦，使得两者之间的界面稳定，具有优异的生物相容性；同时，该抗炎症高分子材料可以与组织之间产生接触诱导作用，抑制生物组织炎症产生，具有优异的抗炎症效果。

第二方面，本发明提供了一种抗炎症高分子材料的制备方法，包括：

提供高分子基底，采用胶体晶体刻蚀、嵌段共聚物刻蚀、激光直写、双光子聚合、3D打印和模板法中的至少一种方法，使所述高分子基底的一侧表面形成微纳米锥形阵列结构，得到抗炎症高分子材料，其中，所述微纳米锥形的外周面为粗糙面。

可选的，所述高分子基底的材质包括壳聚糖、海藻酸钠、聚乳酸、聚乙二醇、聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯酸、聚乙烯基亚胺、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对二甲苯、光刻胶、光敏树脂、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚酯纤维中的至少一种。进一步的，所述高分子基底的材质包括聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对二甲苯和光刻胶中的至少一种。更进一步的，所述光刻胶包括正胶和负胶中的至少一种，具体可以但不限于为SU8光刻胶、AZ光刻胶。也就是说，高分子基底为生物相容性基底。在本发明中，所述高分子基底的厚度和尺寸不限，可以但不限于为片状、膜状、块状等，根据实际应用需要进行选择。

可选的，所述胶体晶体刻蚀的方法包括：

提供高分子基底，并进行亲水化处理；

在经亲水化处理后的所述高分子基底表面组装一层胶体晶体；

以所述胶体晶体为模板，采用等离子刻蚀的方法刻蚀所述高分子基底，得到一侧表面形成有微纳米锥形阵列结构的高分子基底，其中，所述微纳米锥形的外周面为粗糙面。

在本发明中，所述高分子基底可以是单独的高分子基底，也可以是将高分子材料通过旋涂或流延成膜的方式形成在另一基底上。所述另一基底可以是硅片。

可选的，所述亲水化处理的具体操作为：将高分子基底采用等离子清洗机处理2-5min，使其表面具有亲水的性质。

可选的，所述胶体晶体包括聚甲基丙烯酸甲酯微球、聚苯乙烯微球、二氧化硅微球中的至少一种。

在本发明中，所述胶体晶体的直径大于或等于预制备的微纳米锥形阵列结构中微纳米锥形的底部直径，具体可以是300nm-30μm。

可选的，所述胶体晶体的组装方法选自以下组装方法中的至少一种：滴涂法、旋涂法、垂直沉降法、界面组装法。

本发明中，锥形结构的尺寸可通过选择不同尺寸的胶体晶体进行调控。其中，纳米锥形可采用纳米尺寸或微米尺寸的胶体晶体作为模板；而微米锥形采用微米尺寸的胶体晶体作为模板，且得到的锥形结构的底部直径小于胶体晶体的直径或与所用的胶体晶体的直径相近。

在等离子体刻蚀过程中，胶体晶体的尺寸逐渐减小从而使得其下方的高分子基底材料暴露，随之被刻蚀，随着胶体晶体的尺寸减少的越多，暴露的高分子基底材料也越多，直至最后胶体晶体被刻蚀完全，微纳米尺寸的锥形形貌也随之被获得，且该刻蚀过程使得锥形结构外周面形成了粗糙面。可选的，所述微纳米锥形的外周面具有微纳米结构，以形成所述粗糙面。进一步的，所述微纳米结构尺寸为1nm-5μm。更进一步的，所述微纳米结构尺寸为1.5nm-4μm。具体地，多个微纳米结构均匀排布于所述微纳米锥形的外周面上，多个微纳米结构之间形成凹陷，使得微纳米锥形外周面的粗糙度增加，从而有利于微纳米锥形与组织之间产生接触诱导作用，抑制炎症产生。

可选的，所述微纳米锥形阵列结构的锥形间距为所使用的胶体晶体直径尺寸与锥形的底部直径的差值。具体地，锥形间距可根据锥形的尺寸具体设定。

本发明中，通过调节刻蚀过程中的参数，如反应所用的气体、气体流量、气压、刻蚀时间、刻蚀功率等可调控所得到的锥形的底部直径、高度以及间距。

在本发明中，所述模板法包括模板复制法和纳米压印法中的至少一种。具体的，所述模板复印法可以但不限于为制备微纳米锥形阵列结构模板，将高分子溶液涂覆至所述微纳米锥形阵列结构模板的表面，经固化得到反微纳米锥形阵列结构模板；将高分子溶液注入所述反微纳米锥形阵列结构模板中，经固化得到所述抗炎症高分子材料。所述纳米压印法可以但不限于为在基底上涂覆高分子材料，将纳米压印模板压印在所述高分子材料上；所述高分子材料固化后，将所述纳米压印模板脱模，得到所述抗炎症高分子材料。

在本发明中，所述3D打印可以但不限于为用软件构建微纳米锥形阵列结构模型，配置高分子材料溶液，通过3D打印得到所述抗炎症高分子材料。

可选的，所述微纳米锥形的底部直径为10nm-30μm。进一步的，所述微纳米锥形的底部直径为200nm-28μm。更进一步的，所述微纳米锥形的底部直径为1μm-24μm。具体的，微纳米锥形的底部直径可以但不限于为700nm、5μm、10μm、18μm、25μm或40μm。

可选的，所述微纳米锥形的高度为50nm-50μm。进一步的，所述微纳米锥形的高度为300μm-45μm。更进一步的，所述微纳米锥形的高度为3μm-40μm。具体的，微纳米锥形的高度可以但不限于为900nm、3μm、8μm、13μm、21μm、34μm或42μm。

可选的，所述微纳米锥形之间的间距为50nm-100μm。进一步的，所述微纳米锥形之间的间距为500nm-85μm。更进一步的，所述微纳米锥形之间的间距为2μm-80μm。具体的，微纳米锥形之间的间距可以但不限于为900nm、6μm、15μm、30μm、50μm或68μm。

在本发明中，所述微纳米锥形阵列结构为高分子基底自身的一部分，即高分子基底与微纳米锥形阵列结构为一体结构。所述高分子基底与其上的微纳米锥形结构可以是一体成型结构，也可以为沉积形成。

在本发明中，当所述高分子基底的材质为非生物相容性材质时，所述抗炎症高分子材料还包括生物相容性层。可选的，采用纺丝、吸附、层层组装、旋涂、沉积和溅射中的至少一种方法在所述微纳米锥形的外周面制备生物相容性层，所述生物相容性层完全覆盖所述微纳米锥形的外周面，且完全覆盖所述高分子基底的所述一侧表面上未设置所述微纳米锥形的区域。

可选的，所述生物相容性层的材质包括高分子材料和金属中的至少一种。

进一步的，所述高分子材料包括壳聚糖、海藻酸钠、琼脂糖、明胶、白蛋白、多肽、纤维素、聚乳酸、聚乙醇酸、聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯酸、聚酰亚胺、聚乙烯基亚胺、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚己内酯、聚对二甲苯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、光刻胶、光敏树脂、聚乙烯吡咯烷酮、聚多巴胺、聚乙烯醇缩丁醛、环氧树脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚酯纤维中的至少一种。更进一步的，所述高分子材料包括壳聚糖、海藻酸钠、聚乳酸、聚乙二醇、聚乙烯基亚胺中的至少一种。

进一步的，所述金属包括铂(Pt)、金(Au)、铂铱合金(Pt-Ir)、氮化钛(TixNy)、氧化铱(IrOx)和铟锡氧化物(ITO)中的至少一种。

进一步的，当所述生物相容性层的材质为高分子材料时，采用纺丝、吸附、层层组装和旋涂中的至少一种方法制备所述生物相容性层。具体的，可以但不限于为静电纺丝、静电吸附、层层组装、旋涂。

进一步的，当所述生物相容性层的材质为金属时，沉积和溅射中的至少一种方法制备所述生物相容性层。具体的，可以但不限于为电化学沉积、磁控溅射、电子束蒸发镀膜。

在本发明中，生物相容性层可以是单层结构，也可以是多层结构。

可选的，所述生物相容性层的厚度为1nm-300nm。进一步的，所述生物相容性层的厚度为10nm-280nm。更进一步的，所述生物相容性层的厚度为20nm-250nm。在本发明中，通过控制制备工艺参数，可以但不限于制备时间等，来控制生物相容性层的厚度。

在本发明中，所述生物相容性层也具有微纳米尺寸的微纳米锥形形貌，与高分子基底的形貌一致。

本发明第二方面提供的抗炎症高分子材料的制备方法，工艺简单、成本低、效率高、自组装过程快且微纳米锥形阵列形貌尺寸可控。该方法所制备的抗炎症涂层，由于锥形形貌本身具有一定粗糙度，可以增大与生物组织之间的接触面积和摩擦，使得两者之间的界面更加稳定，并能产生接触诱导作用，抑制生物组织炎症产生，具有优异的生物相容性和抗炎症效果。

第三方面，本发明提供了一种植入式和可穿戴抗炎症器件，包括第一方面所述的抗炎症高分子材料或第二方面制得的抗炎症高分子材料。

在本发明中，该植入式和可穿戴抗炎症器件既可以是植入式的器件，也可以是可穿戴的器件，包括了抗炎症高分子材料，使得器件本身具有抗炎效果，有利于抑制生物组织之间的炎症产生。

具体的，可以但不限于为用于伤口愈合的植入式和可穿戴抗炎症器件，该植入式和可穿戴抗炎症器件含有抗炎症高分子材料，在伤口愈合过程中可以抑制炎症的产生，有利于伤口愈合。

本发明的优点将会在下面的说明书中部分阐明，一部分根据说明书是显而易见的，或者可以通过本发明实施例的实施而获知。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明实施例1中抗炎症高分子材料制备过程的示意图。

图2是本发明实施例1制得的抗炎症高分子材料的电镜图。

图3是本发明实施例2制得的抗炎症高分子材料的电镜图。

图4是本发明实施例3制得的抗炎症高分子材料的电镜图。

图5是本发明实施例4制得的抗炎症高分子材料的电镜图。

图6是本发明实施例9中抗炎症高分子材料制备过程的示意图。

图7是本发明实施例9制得的抗炎症高分子材料的电镜图。

图8是本发明效果实施例中实验组的结果示意图。

图9是本发明效果实施例中对照组的结果示意图。

具体实施方式

以下所述是本发明实施例的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明实施例的保护范围。

实施例1

一种抗炎症高分子材料，包括高分子基底，所述高分子基底的材质为聚乳酸，所述高分子基底的一侧表面具有微纳米锥形阵列结构，锥形的外周面为粗糙面，锥形高度为4.79μm，底部直径为2.52μm，间距为2.48μm。

如图1所示，该抗炎症高分子材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)取聚乳酸基底10，对其表面进行清洗，以除去表面灰尘和杂质，氮气吹干待用；

(2)对聚乳酸基底10表面进行氧等离子体处理使其表面亲水，然后通过界面组装法在其表面组装一层直径为3.5μm的聚苯乙烯微球阵列20；

(3)以聚苯乙烯微球阵列20为模板，采用等离子刻蚀机对组装有聚苯乙烯微球阵列20的聚乳酸基底10进行刻蚀，刻蚀过程中聚苯乙烯微球尺寸逐渐减小，在其下方的聚乳酸不断被刻蚀，最终使聚乳酸基底10上形成度为4.79μm，底部直径为2.5μm，间距为1.0μm微纳米锥形阵列结构30，如图2所示，可以明显看到微纳米锥形阵列结构。

实施例2

本实施例2抗炎症高分子材料与实施例1的区别仅在于，锥形高度为6.62μm，底部直径为3.2μm，间距为1.8μm。

本实施例抗炎症高分子材料的制备方法基本同实施例1，不同之处仅在于，本实施例采用直径为5μm的聚苯乙烯微球作为模板，具体的等离子体刻蚀的参数不同。

本实施例制备得到的抗炎症高分子材料的电镜图如图3所示。

实施例3

一种抗炎症高分子材料，包括高分子基底，所述高分子基底的材质为聚酰亚胺，所述高分子基底的一侧表面具有微纳米锥形阵列结构，锥形的外周面为粗糙面，锥形高度为5.15μm，底部直径为2.4μm，间距为2.6μm。

该抗炎症高分子材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)取一单晶硅片，对其表面进行清洗，以除去表面有机及无机杂质；具体清洗步骤为：依次在丙酮、无水乙醇和超纯水中超声清洗，氮气吹干后放入烘箱烘干，除去基底本身附带的水蒸气；

(2)对硅片进行氧等离子体处理使其表面亲水，使用旋涂仪在基底表面均匀地旋涂一层聚酰亚胺，100℃加热3min之后再在300℃烘箱中加热0.5h使其交联，通过调节转速得到厚度为8μm的聚酰亚胺薄膜；

(3)对聚酰亚胺薄膜进行氧等离子体处理使其表面亲水，然后通过界面组装法在其上面组装一层六方紧密堆积的直径为5μm的聚苯乙烯微球阵列；

(4)以聚苯乙烯微球为模板，采用等离子刻蚀机对组装有聚苯乙烯微球阵列的聚酰亚胺薄膜进行刻蚀，刻蚀过程中聚苯乙烯微球尺寸逐渐减小，在其下方的聚酰亚胺不断被刻蚀，最终使聚酰亚胺薄膜上形成高度为5.15μm，底部直径为2.4μm，间距为2.6μm的锥形阵列。本实施例制备得到的抗炎症高分子材料的电镜图如图4所示。

实施例4

本实施例4的抗炎症高分子材料与实施例3的区别仅在于，锥形高度为4.8μm，底部直径为3.7μm，间距为0.3μm。

本实施例抗炎症高分子材料的制备方法基本同实施例3，不同之处仅在于，本实施例采用直径为4μm的聚苯乙烯微球作为模板，具体的等离子体刻蚀的参数不同。

本实施例制备得到的抗炎症高分子材料的电镜图如图5所示。

实施例5

一种抗炎症高分子材料，包括高分子基底，所述高分子基底的材质为聚二甲基硅氧烷，所述高分子基底的一侧表面具有微纳米锥形阵列结构，锥形的外周面为粗糙面，锥形高度为30μm，底部直径为25μm，间距为50μm。

该抗炎症高分子材料通过模板复制方法制备得到，包括以下步骤：

(1)首先通过光刻与刻蚀相结合的方法制备硅的微纳米锥阵列模板，锥形高度为30μm，底部直径为25μm，间距为50μm，然后进行氟化处理；

(2)按10:1的比例配置聚二甲基硅氧烷溶液，剧烈搅拌，抽真空至没有气泡，然后将其浇注到处理过的硅基底上，60℃加热3h，然后将其从硅模板上揭下便可以得到聚二甲基硅氧烷的反锥形阵列结构；

(3)对聚二甲基硅氧烷的反锥形阵列进行疏水化处理，然后将聚二甲基硅氧烷溶液浇注到聚二甲基硅氧烷的反锥形阵列结构上，60℃加热3h，然后将其从模板上揭下便可以得到高度为30μm，底部直径为25μm，间距为50μm的聚二甲基硅氧烷抗炎症高分子材料。

实施例6

一种抗炎症高分子材料，包括高分子基底，所述高分子基底的材质为海藻酸钠，所述高分子基底的一侧表面具有微纳米锥形阵列结构，锥形的外周面为粗糙面，锥形高度为45μm，底部直径为30μm，间距为80μm。

该抗炎症高分子材料通过3D打印方法制备得到，包括以下步骤：

(1)用软件创建所要构建的微纳米锥形阵列结构模型；

(2)配置海藻酸钠和钙离子溶液；

(3)通过3D打印将连续的薄型层面堆叠起来便可以得到高度为45μm底部直径为30μm，间距为80μm的海藻酸钠抗炎症高分子材料。

实施例7

一种抗炎症高分子材料，包括高分子基底和生物相容性层，高分子基底的材质为聚丙烯酸，生物相容性层的材质为壳聚糖，高分子基底的一侧表面具有微纳米锥形阵列结构，生物相容性层完全覆盖微纳米锥形的外周面，且完全覆盖高分子基底的一侧表面上未设置微纳米锥形的区域，锥形的外周面为粗糙面，锥形高度为8.58μm，底部直径为6.6μm，间距为3.4μm。

该抗炎症高分子材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)取一单晶硅片，对其表面进行清洗，以除去表面有机及无机杂质；具体清洗步骤为：依次在丙酮、无水乙醇和超纯水中超声清洗，氮气吹干后放入烘箱烘干，除去基底本身附带的水蒸气；

(2)对硅片进行氧等离子体处理使其表面亲水，使用旋涂仪在基底表面均匀地旋涂一层聚丙烯酸，100℃加热10min，通过调节转速得到厚度为10μm的聚丙烯酸薄膜；

(3)对聚丙烯酸薄膜进行氧等离子体处理使其表面亲水，然后通过界面组装法在其上面组装一层六方紧密堆积的直径为10μm的聚苯乙烯微球阵列；

(4)以聚苯乙烯微球为模板，采用等离子刻蚀机对组装有聚苯乙烯微球阵列的聚酰亚胺薄膜进行刻蚀，刻蚀过程中聚苯乙烯微球尺寸逐渐减小，在其下方的聚丙烯酸不断被刻蚀，最终在聚丙烯酸基底上形成微纳米锥形阵列结构；

(5)通过静电作用在形成有微纳米锥形阵列结构的聚丙烯酸表面(负电)上吸附一层壳聚糖(正电)，从而得到高度为8.58μm，底部直径为6.6μm，间距为3.4μm的抗炎症高分子材料。

实施例8

本实施例8的抗炎症高分子材料与实施例7的区别仅在于，所述生物相容性层的材质为聚乳酸，通过旋涂的方法吸附到微纳米锥形表面，锥形高度为4.8μm，底部直径为3.7μm，间距为0.3μm。

本实施例抗炎症高分子材料制备方法基本同实施例7，不同之处仅在于，本实施例采用直径为8μm的聚苯乙烯微球作为模板，具体的等离子体刻蚀的参数不同。

实施例9

一种抗炎症高分子材料，包括高分子基底和生物相容性层，高分子基底的材质为光刻胶SU8，生物相容性层的材质为金属铂，高分子基底的一侧表面具有微纳米锥形阵列结构，生物相容性层完全覆盖微纳米锥形的外周面，且完全覆盖高分子基底的一侧表面上未设置微纳米锥形的区域，锥形的外周面为粗糙面，锥形高度为5.18μm，底部直径为3.4μm，间距为1.6μm，生物相容性层的厚度为150nm。

如图6所示，该抗炎症高分子材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)取一单晶硅片，对其表面进行清洗，以除去表面有机及无机杂质；具体清洗步骤为：依次在丙酮、无水乙醇和超纯水中超声清洗，氮气吹干后放入烘箱烘干，除去基底本身附带的水蒸气；

(2)对硅片进行氧等离子体处理使其表面亲水，使用旋涂仪在基底表面均匀地旋涂SU8，95℃前烘10min，紫外曝光，之后95℃后烘5min使其交联，通过调节转速得到一定厚度的SU8薄膜；

(3)对SU8薄膜进行氧等离子体处理使其表面亲水，然后通过界面法在其上面组装一层六方紧密堆积的直径为5μm聚苯乙烯微球阵列；

(4)以聚苯乙烯微球为模板，采用等离子刻蚀机对组装有聚苯乙烯微球阵列的SU8进行刻蚀，刻蚀过程中聚苯乙烯微球尺寸逐渐减小，在其下方的SU8不断被刻蚀，最终在SU8基底上形成微纳米锥形阵列结构；

(5)通过磁控溅射镀膜的方法在具有微纳米锥形阵列结构的SU8基底表面溅射一层金属铂，厚度为150nm，从而得到高度为5.18μm，底部直径为3.4μm，间距为1.6μm的抗炎症高分子材料，如图7所示。

实施例10

一种抗炎症高分子材料，包括高分子基底和生物相容性层，高分子基底的材质为聚对二甲苯，生物相容性层的材质为金，高分子基底的一侧表面具有微纳米锥形阵列结构，生物相容性层完全覆盖微纳米锥形的外周面，且完全覆盖高分子基底的一侧表面上未设置微纳米锥形的区域，锥形的外周面为粗糙面，锥形高度为20μm，底部直径为15m，间距为15μm，生物相容性层的厚度为100nm。

该抗炎症高分子材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)取一单晶硅片，对其表面进行清洗，以除去表面有机及无机杂质；具体清洗步骤为：依次在丙酮、无水乙醇和超纯水中超声清洗，氮气吹干后放入烘箱烘干，除去基底本身附带的水蒸气；

(2)采用化学气相沉积制备的方法在硅片上沉积聚对二甲苯薄膜，其原料为二甲苯环二聚体，在150℃下气化，650℃下热分解，20℃下沉积；

(3)对聚对二甲苯薄膜进行氧等离子体处理使其表面亲水，然后通过界面法在其上面组装一层六方紧密堆积的直径为30μm的聚苯乙烯球阵列；

(4)以聚苯乙烯微球为模板，采用等离子刻蚀机对组装有聚苯乙烯微球阵列的柔性基底进行刻蚀，刻蚀过程中聚苯乙烯微球尺寸逐渐减小，在其下方的聚对二甲苯不断被刻蚀，最终使聚对二甲苯基底上形成微纳米锥形阵列结构；

(5)通过磁控溅射镀膜的方法在形成有微纳米锥形阵列结构的聚对二甲苯基底表面溅射一层金，金层的厚度为100nm，从而得到高度为20μm，底部直径为15μm，间距为15μm的抗炎症高分子材料。

实施例11

一种抗炎症高分子材料，包括高分子基底和生物相容性层，高分子基底的材质为聚二甲基硅氧烷，生物相容性层的材质为金，高分子基底的一侧表面具有微纳米锥形阵列结构，生物相容性层完全覆盖微纳米锥形的外周面，且完全覆盖高分子基底的一侧表面上未设置微纳米锥形的区域，锥形的外周面为粗糙面，锥形高度为45μm，底部直径为25m，间距为65μm，生物相容性层的厚度为200nm。

该抗炎症高分子材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)首先通过光刻与刻蚀相结合的方法制备硅的微纳米锥形阵列模板，锥形高度为45μm，底部直径为25μm，间距为65μm，然后进行氟化处理；

(2)按10:1的比例配置聚二甲基硅氧烷溶液，剧烈搅拌，抽真空至没有气泡，然后将其浇注到处理过的硅基底上，60℃加热3h，然后将其从硅模板上揭下便可以得到聚二甲基硅氧烷的反锥形阵列结构；

(3)对聚二甲基硅氧烷的反锥形阵列进行疏水化处理，然后将聚二甲基硅氧烷溶液浇注到聚二甲基硅氧烷的反锥形阵列结构上，60℃加热3h，然后将其从模板上揭下便可以得到聚二甲基硅氧烷的微纳米锥形阵列结构；

(4)通过磁控溅射镀膜的方法在形成有微纳米锥形阵列结构的聚二甲基硅氧烷基底表面溅射一层金属金，金属层的厚度为200nm，从而得到高度为45μm，底部直径为25μm，间距为65μm的抗炎症高分子材料。

实施例12

本实施例12的抗炎症高分子材料与实施例11的区别仅在于，锥形高度为18μm，底部直径为22μm，间距为45μm，金属层的厚度为300nm。

效果实施例

实验组：将实施例1制备的抗炎症高分子材料放置在细胞培养液内，细胞培养液中含有胶质细胞又有神经元细胞。

对照组：与实验组的区别仅在于是用聚乳酸薄膜代替抗炎症高分子材料置于细胞培养液中，其余设置相同。

放置一段时间后，发现实施例1制备的抗炎症高分子材料中的微纳米锥形上呈现的是神经元细胞，同时神经元细胞之间形成了高度互联的神经元网络，如图8所示。而对照组的聚乳酸薄膜上既有胶质细胞又有神经元细胞，如图9所示。星型胶质细胞将涂层与细胞分离，阻碍涂层与生物界面间的信号传递，从而引起炎症，因此抑制胶质细胞就能够抑制炎症。而抗炎症高分子材料具有抗胶质特性，并且神经元细胞较对照组更为密集，呈现有序扩展，神经突津津缠绕着周期性排列的锥性，形成高度互联的神经元网络，因此，抗炎症高分子材料与神经元细胞具有良好的细胞相容性，有利于其高度互联的神经元网络的形成，可以看出该抗炎症高分子材料具有抗炎效果。

需要说明的是，根据上述说明书的揭示和阐述，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些等同修改和变更也应当在本发明的权利要求的保护范围之内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (7)

1.抗炎症高分子材料在植入式和可穿戴抗炎症器件中的应用，所述抗炎症高分子材料包括高分子基底，所述高分子基底的一侧表面具有微纳米锥形阵列结构，所述微纳米锥形的外周面为粗糙面，所述微纳米锥形的底部直径为10nm-30μm，高度为50nm-50μm，所述微纳米锥形之间的间距为50nm-100μm，所述微纳米锥形的外周面具有微纳米结构，以形成所述粗糙面，所述微纳米结构尺寸为1nm-5μm。

2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，还包括生物相容性层，所述生物相容性层完全覆盖所述微纳米锥形的外周面，且完全覆盖所述高分子基底的所述一侧表面上未设置所述微纳米锥形的区域。

3.如权利要求2所述的应用，其特征在于，所述生物相容性层的材质包括高分子材料和金属中的至少一种，所述高分子材料包括壳聚糖、海藻酸钠、琼脂糖、明胶、白蛋白、多肽、纤维素、聚乳酸、聚乙醇酸、聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯酸、聚酰亚胺、聚乙烯基亚胺、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚己内酯、聚对二甲苯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、光刻胶、光敏树脂、聚乙烯吡咯烷酮、聚多巴胺、聚乙烯醇缩丁醛、环氧树脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚酯纤维中的至少一种，所述金属包括铂、金、铂铱合金、氮化钛、氧化铱和铟锡氧化物中的至少一种。

4.如权利要求2所述的应用，其特征在于，所述生物相容性层的厚度为1nm-300nm。

5.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述高分子基底的材质包括壳聚糖、海藻酸钠、聚乳酸、聚乙二醇、聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯酸、聚乙烯基亚胺、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对二甲苯、光刻胶、光敏树脂、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚酯纤维中的至少一种。

6.如权利要求1所述的应用，其特征在于，包括：

提供高分子基底，采用胶体晶体刻蚀、嵌段共聚物刻蚀、激光直写、双光子聚合、3D打印和模板法中的至少一种方法，使所述高分子基底的一侧表面形成所述微纳米锥形阵列结构，得到所述抗炎症高分子材料。

7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，还包括采用纺丝、吸附、层层组装、旋涂、沉积和溅射中的至少一种方法在所述微纳米锥形的外周面制备生物相容性层，所述生物相容性层完全覆盖所述微纳米锥形的外周面，且完全覆盖所述高分子基底的所述一侧表面上未设置所述微纳米锥形的区域。