CN112680403A

CN112680403A - 一种梯度纳米材料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN112680403A
Application number: CN202110036936.XA
Authority: CN
Inventors: 丁建东; 何俊豪; 刘琼; 申润佳
Original assignee: Fudan University; Zhuhai Fudan Innovation Research Institute
Current assignee: Fudan University; Zhuhai Fudan Innovation Research Institute
Priority date: 2021-01-12
Filing date: 2021-01-12
Publication date: 2021-04-20

Abstract

本发明属于材料表面改性技术领域，公开了一种梯度纳米材料，包括基质，所述基质表面修饰有由活性物质组成的图案阵列，并且所述基质背景部分具有抵抗细胞粘附的性质；所述图案阵列的间距为纳米尺度，且图案阵列的间距在空间分布上包括有呈现梯度变化的部分，该部分尺度范围在10‑150nm之间；所述活性物质为生物大分子或者多肽。本发明使用嵌段共聚物胶束自组装技术制备材料表面梯度金属纳米阵列，并通过材料背景的抗细胞粘附处理与金属阵列的细胞粘附多肽的接枝，实现了了该种梯度纳米材料在选择性诱导细胞极化与细胞定向迁移中的应用。

Description

一种梯度纳米材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于材料表面改性技术领域，具体涉及一种梯度纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术

细胞的定向迁移往往在伤口快速愈合、一些重要的病理过程例如血管疾病、骨质疏松症、慢性炎症等方面扮演着重要的角色。在细胞定向迁移过程中，细胞的极化——形成细胞前缘与后缘，是细胞定向迁移的初始步骤。细胞外基质(ECM)可以在一定程度上调控细胞的极化与细胞的定向迁移，而这种调控在体内经常具有选择性，即某类细胞可以受到调控影响，而其他细胞却不受影响。为了便于研究这样复杂的选择性调控细胞极化与细胞定向迁移过程，人工模仿的细胞外基质可以帮助科研人员在体外环境研究细胞与材料间的相互作用以及研究材料对细胞极化与细胞定向迁移是否具有细胞类型依赖性。这些人工模仿的细胞外基质方法中，材料表面的纳米图案化技术由于可以获得纳米级的表面化修饰材料，进而可以将研究结论细致到纳米尺度上的相关变化影响，从而广泛应用于细胞生物学的基础研究领域中。

在体内，细胞所面临的环境往往不是单一的，经常要面对纳米尺度上的梯度变化的分子浓度、分子空间分布等，而细胞外基质的梯度变化是引导细胞极化与定向迁移的关键因素。因此，单一间距的纳米材料往往无法满足更细致的体内细胞外基质的模仿，从而限制了其进一步的体外实验应用范围。嵌段共聚物胶束自组装纳米蚀刻技术是一种用于材料表面纳米图案化的传统技术——其制备手法为配制稳定的嵌段共聚物胶束溶液，并在胶束中载入金属前驱体，通过材料在溶液的匀速浸渍提拉获得具有纳米胶束阵列的表面，之后使用等离子体清洗仪将胶束的嵌段聚合物模板去除，从而获得规整的正六方形分布的重复金属纳米阵列。但是，该种制备手法得到的金属纳米阵列间距统一，缺少在同一片材料上的间距变化，进而禁锢了其进一步模仿体内细胞外基质的梯度变化从而用于选择性引导细胞极化与选择性引导细胞定向迁移的研究。

因此，开发一种可用于选择性引导细胞极化与定向迁移的梯度纳米材料及其制备方法就成为了本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种可用于选择性引导细胞极化与定向迁移的梯度纳米材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种梯度纳米材料，包括基质，所述基质表面修饰有由活性物质组成的图案阵列，并且所述基质的无图案阵列部分具有抵抗细胞粘附的分子层。

所述图案阵列的间距为纳米尺度，且图案阵列的间距在空间分布上包括有呈现梯度变化的部分，该部分尺度范围在10-150nm之间；

所述活性物质为生物大分子或者多肽。

优选的，在上述一种梯度纳米材料中，所述生物大分子包括胶原、纤连蛋白、层黏连蛋白；所述多肽为含有精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸或精氨酸-谷氨酸-天冬氨酸-缬氨酸的特殊活性细胞粘附序列多肽。

优选的，在上述一种梯度纳米材料中，所述基质包括石英玻璃、普通玻璃、硅片。

本发明还公开了一种梯度纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)配制嵌段共聚物的胶束溶液，然后加入金属前驱体，得到载有金属前驱体的胶束溶液；

(2)将基质浸入所述载有金属前驱体的胶束溶液中，使用含有匀速-变速-匀速的提拉速度变化的组合，采用浸渍提拉方法在基质表面制备已经载入金属前驱体的胶束阵列；

(3)用等离子体清洗仪去除所述基质表面的嵌段共聚物构成的胶束模板，得到包含有梯度纳米间距变化的纳米金属阵列材料；

(4)使用抗细胞粘附试剂对步骤(3)制备得到的纳米金属阵列材料的无纳米金属阵列部分进行抗细胞粘附处理；

(5)对经过步骤(4)处理的材料进行纳米金属阵列中金属纳米点的活性物质修饰，得到梯度纳米材料。

在步骤(2)中，本发明并不是只设置一段变化的提拉速度，而是在变速过程的前后各加入了一段匀速提拉的过程，即匀速-变速-匀速三个阶段，其目的是：给予变速阶段前后一个缓冲部分，使得变速的初末速度更为精准；由于浸渍提拉方法需要材料浸入溶液，给予匀速提拉部分可以减少梯度纳米区域更小的变化长度，拉大最终获得的金属纳米间距的单位变化率，利于体外选择性引导细胞极化与定向迁移的应用。

另外在更加优选的技术方案中，匀速-变速-匀速的组合可以在浸渍提拉过程中多次出现，从而构建多段的梯度纳米区域。

优选的，在上述一种梯度纳米材料的制备方法中，所述嵌段共聚物为PS-b-P2VP(聚苯乙烯-嵌段-聚乙烯基吡啶)，且所述PS-b-P2VP的分子量为19500-290000g/mol，聚合物分散性指数(PDI)≤1.6；

用于溶解所述嵌段共聚物的溶剂为无水甲苯、无水邻二甲苯中的一种，并且配制形成的胶束溶液浓度大于所述嵌段聚合物的临界胶束浓度。

优选的，在上述一种梯度纳米材料的制备方法中，所述金属前驱体是氯金酸、氯铂酸、氯铑酸、氯钯酸、氯铱酸或氯锇酸中的一种，且所述金属前驱体与聚乙烯基吡啶P2VP的摩尔比为(0.4-0.6):1。

优选的，在上述一种梯度纳米材料的制备方法中，步骤(2)中所述变速提拉速度范围控制在100-600μm/s之间，并且变速提拉的垂直路径长度为2-4mm；所述匀速提拉速度为100-600μm/s，并且匀速提拉的垂直路径长度为4-7mm。

优选的，在上述一种梯度纳米材料的制备方法中，步骤(3)中所述等离子体清洗仪使用的气体为氧气、氮气、氢气中的一种或多种的组合。

优选的，在上述一种梯度纳米材料的制备方法中，步骤(4)中所述抗细胞粘附试剂是聚乙二醇、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种。

本发明还公开了一种梯度纳米材料在选择性引导细胞极化、选择性引导细胞定向迁移中的应用。

研究过程中，我们发现多种影响因素会导致最终获得的梯度纳米材料的间距发生变化。改变嵌段共聚物的高分子链链长，改变浸渍提拉过程中垂直提拉的速度，改变配制的嵌段聚合物胶束溶液的胶束浓度都可以一定程度上改变获得的金属纳米间距。

其中，改变浸渍提拉过程中垂直提拉速度进而改变纳米间距是遵循着一定的规律的：使用越快的提拉速度，最终获得的纳米间距将越小，而使用较慢的提拉速度，得到的纳米间距将较大。因此采用变化的提拉速度，将在提拉过程中产生连续变化的纳米间距，从而获得一种梯度纳米材料。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种梯度纳米材料及其制备方法和应用，具有以下有益效果：

(1)本发明的制备方法具有良好可操作性，可批量制备：利用嵌段共聚物胶束自组装技术，对材料表面进行图案化改性，在浸渍提拉过程中通过提拉速度的调节，可以批量制备纳米级金属点阵列，且其金属点阵列的间距具有空间上的梯度变化；

(2)本发明提供的梯度材料可控性强，具有良好的应用前景：活性物质的梯度图案化阵列的纳米间距变化跨度可以通过浸渍提拉的速度设置、垂直提拉的路径长度设置进行精准调节，并且通过匀速-变速-匀速的重复，可以在同一基底上设置不止一段的间距梯度变化区域，可用于研究活性物质的多种纳米尺度的梯度变化对细胞响应的影响，从而进一步应用于选择性引导细胞极化与定向迁移的领域。

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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为实施例1中P3806用场发射扫描电子显微镜表征的图像与纳米间距统计结果；

图2为实施例5、例6中P3806所制备的梯度纳米材料上如何统计细胞极化的方法示意图(长径比统计)；

图3为实施例5中人脐静脉内皮细胞在P3806所制备的梯度纳米材料上的细胞极化状态统计，(△：无显著性差异)；

图4为实施例6中人主动脉平滑肌细胞在P3806所制备的梯度纳米材料上的细胞极化状态统计(*:p<0.05,**:p<0.01；**:p<0.001)；

图5为实施例7、例8中所选用的两种细胞在P3806所制备的梯度纳米材料上的细胞迁移轨迹示意图；

图6为实施例7、例8中的P3806所制备的梯度纳米材料选择性引导细胞定向迁移的结果图；

图7为实施例1、例2、例3、例4的制备流程示意图；

图8为实施例1的梯度纳米材料的设计图。

具体实施方式

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

实施例1

使用嵌段共聚物胶束自组装技术制备基质表面梯度金属纳米阵列，流程示意图参照图7，首先在容量为25ml试剂瓶中称取20.9mg聚苯乙烯-嵌段-聚乙烯基吡啶(规格记为P3806-S2VP)，量取10ml邻二甲苯加入所述棕色试剂瓶中，将试剂瓶用封口膜进行封口，外层包裹铝箔避光，在干燥环境下搅拌24小时至溶液澄清透明。向所述溶液中再加入7.05mg三水合氯金酸(HAuCl₄·3H₂O)，避光干燥环境下搅拌24小时，此时溶液呈现透明的黄色。在浸渍提拉步骤前，包载有氯金酸的嵌段共聚物胶束溶液需要静置30分钟，使得胶束溶液充分稳定。以石英玻璃制成的的玻片作为基质，使用体积配比为3:1的98％浓硫酸与30％双氧水混合溶液(食人鱼洗液)提前处理玻片以去除表面可能残留的有机物杂质，并用超纯水充分洗去食人鱼洗液，待用。将玻片用氮气充分吹干后，如图8所示，玻片垂直浸入载有氯金酸的胶束溶液中，浸入氯金酸的胶束溶液中的玻片部分控制在略大于16mm，浸渍5s后，以600μm/s的恒定速率垂直提拉7mm，再用600μm/s-100μm/s的均匀变速垂直提拉2mm，最后用100μm/s恒定速率垂直提拉7mm。提拉完毕后，玻片先静置10秒钟，之后将材料避光干燥保存48小时，使得溶剂充分挥发。最后，将材料放入氧气等离子体清洗仪中。等离子清洗仪的清洗参数为：真空度：8Pa，功率：150W，处理时间：3600s，最终可以得到存在于石英玻璃表面的金属纳米阵列。

对金属纳米阵列的表征采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)，由于FE-SEM对平面出色的成像性能，本发明对上述所得的基质表面纳米金属阵列进行拍摄并统计纳米金属点间的间距，使用的检测器为二次电子检测器(SE2)，20μm物镜光阑(aperture)，工作距离4.0mm(workdistance)，加速电压选择(EHT)2.00kV。

实施例1使用的聚苯乙烯-嵌段-聚乙烯基吡啶(PS-b-P2VP)基本物理性质列于表1：

表1

实施例1制备所得材料表面金属纳米阵列的基本性质及各位置处统计的纳米间距列于表2(以浸渍的最上方处定位0mm，记为P3806-0mm，以此为起点，采用相同方式命名其他位置，便于区分)：

表2

载金量：氯金酸加入量与嵌段共聚物中S2VP链段质量的比值。

实施例2

使用嵌段共聚物胶束自组装技术制备基质表面梯度金属纳米阵列，流程示意图参照图7，首先在容量为25ml试剂瓶中称取30.3mg聚苯乙烯-嵌段-聚乙烯基吡啶(规格记为P5052-S2VP)，量取10ml邻二甲苯加入所述棕色试剂瓶中，将试剂瓶用封口膜进行封口，外层包裹铝箔避光，在干燥环境下搅拌24小时至溶液澄清透明。向所述溶液中再加入13.5mg三水合氯金酸(HAuCl₄·3H₂O)，避光干燥环境下搅拌24小时，此时溶液呈现透明的黄色。在浸渍提拉步骤前，包载有氯金酸的嵌段共聚物胶束溶液需要静置30分钟，使得胶束溶液充分稳定。以石英玻璃制成的的玻片作为基质，使用体积配比为3:1的98％浓硫酸与30％双氧水混合溶液(食人鱼洗液)提前处理基质以去除表面可能残留的有机物杂质，并用超纯水充分洗去食人鱼洗液，待用。将玻片用氮气充分吹干后，垂直浸入载有氯金酸的胶束溶液中，浸入氯金酸的胶束溶液中的玻片部分控制在略大于25mm，浸渍5s后，以600μm/s的恒定速率垂直提拉7mm，再用600μm/s-100μm/s的均匀变速垂直提拉2mm，再用100μm/s恒定速率垂直提拉7mm，再用100μm/s-600μm/s的均匀变速垂直提拉2mm，最后用600μm/s的恒定速率垂直提拉7mm。提拉完毕后，玻片先静置10秒钟，之后将材料避光干燥保存48小时，使得溶剂充分挥发。最后，将材料放入氧气等离子体清洗仪中。等离子清洗仪的清洗参数为：真空度：8Pa，功率：150W，处理时间：3600s，最终可以得到存在于石英玻璃表面的金属纳米阵列。

对金属纳米阵列的表征采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)，由于FE-SEM对平面出色的成像性能，本发明对上述所得的基质的纳米金属阵列进行拍摄并统计纳米金属点间的间距，使用的检测器为二次电子检测器(SE2)，20μm物镜光阑(aperture)，工作距离4.0mm(workdistance)，加速电压选择(EHT)2.00kV。

实施例2使用的聚苯乙烯-嵌段-聚乙烯基吡啶(PS-b-P2VP)基本物理性质列于表3：

表3

实施例2制备所得材料表面金纳米阵列的基本性质及各位置处统计的纳米间距列于表4(以浸渍的最上方处定位0mm，记为P5052-0mm，以此为起点，采用相同方式命名其他位置，便于区分)：

表4

载金量：氯金酸加入量与嵌段共聚物中S2VP链段质量的比值。

实施例3

对实施例1中获得的梯度纳米材料进行无纳米金属阵列部分的抗细胞粘附处理。如图7所示，首先，将获得的梯度纳米材料进行氧气的等离子清洗仪的预处理，目的是使得无纳米金属点阵列的背景处产生活跃的氧自由基，之后将清洗后的梯度纳米材料浸泡在超纯水中30分钟，使得背景处产生稳定的氢氧根基团。称取0.7克的M-PEG-Si(OMet)₃，用250ml甲苯溶解，并加入2.5ml三乙胺作为催化剂，配制形成溶液。将在超纯水中浸泡后的梯度纳米材料用氮气吹干，浸泡于配制形成的M-PEG-Si(OMet)₃的甲苯溶液中，保持避光干燥环境，温度为65℃，放置48小时。放置完成后，使用无水乙醇对梯度纳米材料进行浸泡清洗5分钟，清洗步骤重复三次，然后自然晾干，即可得到背景抗细胞的梯度纳米材料。

实施例4

对实施3中获得的梯度纳米材料进行纳米金属点的细胞粘附分子接枝。如图7所示，将C(RGDfK)粉末用超纯水配制成浓度为5μM的溶液，超纯水事先用0.22μm的滤头进行了无菌过滤。将经过实施例1、实施例3后的梯度纳米材料浸泡于所述配制的溶液中，并放置于4℃冰箱中，浸泡6小时。取出梯度纳米材料后，使用PBS缓冲液清洗材料，以去除未与纳米金属点连接的粘附分子，从而将金属点阵列转换成粘附分子阵列。

结合实施例1、实施例3、实施例4，最终获得了C(RGDfK)的梯度纳米阵列，并且无纳米金属阵列的背景部分抗细胞粘附，可以引导细胞与粘附分子特异性粘附的图案化表面。

实施例5

对梯度纳米材料进行引导细胞极化的应用研究，使用的细胞为人脐静脉内皮细胞(HUVEC)。首先，通过实施例1、实施例3、实施例4的一系列操作，获得可用于细胞实验研究的梯度纳米材料。将在37℃恒温培养箱中培养的贴壁HUVECs(完全培养基配方为:DMEM基础培养基，1％谷氨酰胺，1％盘尼西林-链霉素溶液，10％胎牛血清)通过胰酶消化形成细胞悬液。使用血球计数板计数细胞悬液密度，使得悬液密度控制为2×10⁴个/ml。单个梯度纳米材料上接种细胞数为4×10⁴个，接种后，将材料放入37℃恒温培养箱中，待细胞在材料上稳定粘附24小时后，取出，用4％多聚甲醛溶液固定细胞，使用鬼笔环肽溶液将细胞的细胞骨架染成红色，使用倒置荧光显微镜进行拍照。参照图8，我们将整个梯度纳米材料分为三个部分，即(I)、(II)、(III)，分别对应了小间距的等纳米间距部分、梯度纳米间距部分、大间距的等纳米间距部分。

如图2所示，我们对三部分的细胞的长径比进行统计(浸渍提拉方向为y轴，该方向细胞最长长度为“y轴方向最大长度”，垂直于提拉方向为x轴，该方向细胞最长长度为“x轴方向最大长度”)，以此判断HUVEC在三个纳米图案部分的极化程度。

实施例6

对梯度纳米材料进行引导细胞极化的应用研究，使用的细胞为人主动脉平滑肌细胞(HASMC)。首先，通过实施例1、实施例3、实施例4的一系列操作，获得可用于细胞实验研究的梯度纳米材料。将在37℃恒温培养箱中培养的贴壁HASMCs(完全培养基配方为:DMEM基础培养基，1％谷氨酰胺，1％盘尼西林-链霉素溶液，10％胎牛血清)通过胰酶消化形成细胞悬液。使用血球计数板计数细胞悬液密度，使得悬液密度控制为2×10⁴个/ml。单个梯度纳米材料上接种细胞数为4×10⁴个，接种后，将材料放入37℃恒温培养箱中，待细胞在材料上稳定粘附24小时后，取出，用4％多聚甲醛溶液固定细胞，使用鬼笔环肽溶液将细胞的细胞骨架染成红色，使用倒置荧光显微镜进行拍照。参照图8，我们将整个梯度纳米材料分为三个部分，即(I)、(II)、(III)，分别对应了小间距的等纳米间距部分、梯度纳米间距部分、大间距的等纳米间距部分。如图2所示，我们对三部分的细胞的长径比进行统计(浸渍提拉方向为y轴，该方向细胞最长长度为“y轴方向最大长度”，垂直于提拉方向为x轴，该方向细胞最长长度为“x轴方向最大长度”)，以此判断HASMC在三个纳米图案部分的极化程度。

如图3、图4所示，给出了分别实施实施例5、实施例6的两种细胞长径比统计结果，梯度纳米区域对于人主动脉平滑肌细胞具有引导极化效果，而内皮细胞不明显。

实施例7

对梯度纳米材料进行引导细胞定向迁移的应用研究，使用的细胞为人脐静脉内皮细胞(HUVEC)。首先，通过实施例1、实施例3、实施例4的一系列操作，获得可用于细胞实验研究的梯度纳米材料。将在37℃恒温培养箱中培养的贴壁HUVECs(完全培养基配方为:DMEM基础培养基，1％谷氨酰胺，1％盘尼西林-链霉素溶液，10％胎牛血清)通过胰酶消化形成细胞悬液。使用血球计数板计数细胞悬液密度，使得悬液密度控制为2×10⁴个/ml。单个梯度纳米材料上接种细胞数为4×10⁴个，接种后，将材料放入37℃恒温培养箱中，待细胞在材料上稳定粘附8小时后，取出，用Hoechst33342活细胞核染色液对所使用细胞的细胞核进行蓝色染色，以方便后续的定位，使用活细胞工作站进行实时荧光拍摄，拍摄时长24小时，拍摄间隔为30分钟。

参照图8，我们将整个梯度纳米材料分为三个部分，即(I)、(II)、(III)，分别对应了小间距的等纳米间距部分、梯度纳米间距部分、大间距的等纳米间距部分。我们重点对(II)部分(梯度纳米间距部分)的细胞的迁移进行统计，以此考察梯度纳米材料对HUVEC的定向迁移效果。

实施例8

对梯度纳米材料进行引导细胞定向迁移的应用研究，使用的细胞为人脐静脉内皮细胞(HASMC)。首先，通过实施例1、实施例3、实施例4的一系列操作，获得可用于细胞实验研究的梯度纳米材料。将在37℃恒温培养箱中培养的贴壁HASMCs(完全培养基配方为:DMEM基础培养基，1％谷氨酰胺，1％盘尼西林-链霉素溶液，10％胎牛血清)通过胰酶消化形成细胞悬液。使用血球计数板计数细胞悬液密度，使得悬液密度控制为2×10⁴个/ml。单个梯度纳米材料上接种细胞数为4×10⁴个，接种后，将材料放入37℃恒温培养箱中，待细胞在材料上稳定粘附8小时后，取出，用Hoechst33342活细胞核染色液对所使用细胞的细胞核进行蓝色染色，以方便后续的定位，使用活细胞工作站进行实时荧光拍摄，拍摄时长24小时，拍摄间隔为30分钟。参照图8，我们将整个梯度纳米材料分为三个部分，即(I)、(II)、(III)，分别对应了小间距的等纳米间距部分、梯度纳米间距部分、大间距的等纳米间距部分。我们重点对(II)部分(梯度纳米间距部分)的细胞的迁移进行统计，以此考察梯度纳米材料对HASMC的定向迁移效果。

如图5所示，给出了分别实施实施例7、实施例8的两种细胞实时细胞拍摄的细胞轨迹示意图，如图6所示，给出了分别实施实施例7、实施例8的两种细胞在梯度纳米材料上迁移的累计速度方向，人主动脉平滑肌细胞在y轴正方向的累计速度明显积累，而人脐静脉内皮细胞不明显，两种细胞在无梯度分布的x轴方向均无明显的速度积累。说明HASMC具有从大间距纳米图案到小间距纳米图案的定向迁移行为，而HUVEC在梯度区域的定向迁移行为并不明显。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方案而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种梯度纳米材料，其特征在于，包括基质，所述基质表面修饰有由活性物质组成的图案阵列，并且所述基质的无图案阵列部分具有抵抗细胞粘附的分子层；

所述活性物质为生物大分子或者多肽。

2.根据权利要求1所述的一种梯度纳米材料，其特征在于，所述生物大分子包括胶原、纤连蛋白、层黏连蛋白；所述多肽为含有精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸或精氨酸-谷氨酸-天冬氨酸-缬氨酸的特殊活性细胞粘附序列多肽。

3.根据权利要求1所述的一种梯度纳米材料，其特征在于，所述基质包括石英玻璃、普通玻璃、硅片。

4.一种权利要求1-3任一项所述的梯度纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种梯度纳米材料的制备方法，其特征在于，所述嵌段共聚物为聚苯乙烯-嵌段-聚乙烯基吡啶，且所述聚苯乙烯-嵌段-聚乙烯基吡啶的分子量为19500-290000g/mol，聚合物分散性指数(PDI)≤1.6；

6.根据权利要求4所述的一种梯度纳米材料的制备方法，其特征在于，所述金属前驱体是氯金酸、氯铂酸、氯铑酸、氯钯酸、氯铱酸或氯锇酸中的一种。

7.根据权利要求4所述的一种梯度纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述变速提拉速度范围控制在100-600μm/s之间，并且变速提拉的垂直路径长度为2-4mm；所述匀速提拉速度为100-600μm/s，并且匀速提拉的垂直路径长度为4-7mm。

8.根据权利要求4所述的一种梯度纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述等离子体清洗仪使用的气体为氧气、氮气、氢气中的一种或多种的组合。

9.根据权利要求4所述的一种梯度纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述抗细胞粘附试剂是聚乙二醇、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种。

10.一种权利要求4-9任一项所述方法制备得到的梯度纳米材料在选择性引导细胞极化、选择性引导细胞定向迁移中的应用。