CN112933284A - 一种用于组织粘附的仿生贴片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于组织粘附的仿生贴片及其制备方法，模拟章鱼吸盘的微观结构，利用激光刻蚀技术制备出具有若干中空微柱的阴性模板，得到仿生微柱模板；制备合适尺寸的微球，所述的微球的尺寸与各个中空微柱之间的间隔相同；将微球均匀注入到仿生微柱模板的每个微柱底部；配置弹性体溶液，将弹性体溶液涂覆在仿生微柱模板表面，固化后得到贴片；利用溶剂将微球溶解后，保留贴片其余结构不变，得到的微柱结构具有半圆形弧面，形成仿生吸盘，制得具有吸盘结构的粘附贴片。本发明制备的仿生贴片可粘附于不同干、湿组织表面，可以进行反复撕脱与粘附，可适用于各种组织的创面保护、粘附、药物治疗等，功能多样，适用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及生物医用材料技术领域，尤其涉及一种用于组织粘附的仿生贴片及其制备方法。
背景技术
人体组织由于外伤、外科手术和肿瘤侵犯等原因导致创伤，组织的创伤修复是目前临床诊疗的一大难点。生物材料由于具有多功能性，是目前创伤修复的主要选择。但由于组织创面的湿润特性，大部分生物材料无法牢固的粘附在组织表面，增加了创面修复的难度，治疗效果受到了极大的限制。
目前组织表面的湿性粘合主要靠生物材料与组织表面的化学键设计与调控来实现，制备工艺复杂，生物相容性欠佳。生物材料通过化学键与组织创面粘附后，由于稳定化学键的存在，材料难以与组织创面分离，容易造成二次损伤。因此，通过材料的微观结构调控，设计一种可反复撕脱与粘合的贴片，有助于加速组织创面的修复。
因此，基于章鱼吸盘的仿生设计理念，本发明通过设计中空的微柱模板，利用微球填塞与溶解的方法，不同于以往复杂的制备工艺，能简便、稳定的制备出具有半圆形弧面的微柱结构，达成章鱼吸盘的仿生效果，有效地粘附在各种干、湿性组织创面，对于组织创面修复和治疗具有重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种用于组织粘附的仿生贴片及其制备方法，本发明通过微观结构设计，基于章鱼吸盘仿生技术，制备出基于物理原理的吸附贴片，生物相容性好，可应用于各种组织表面。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：一种用于组织粘附的仿生贴片的制备方法，包括如下步骤：
1)制备仿生微柱模板：模拟章鱼吸盘的微观结构，利用激光刻蚀技术制备出具有若干中空微柱的阴性模板，得到仿生微柱模板；
2)微球填充仿生微柱模板：制备合适尺寸的微球，所述的微球的尺寸与各个中空微柱之间的间隔相同；将微球均匀注入到仿生微柱模板的每个微柱底部；
3)制备具有吸盘结构的粘附贴片：配置弹性体溶液，将弹性体溶液涂覆在仿生微柱模板表面，固化后得到贴片；利用溶剂将微球溶解后，保留贴片其余结构不变，得到的微柱结构具有半圆形弧面，形成仿生吸盘，制得具有吸盘结构的粘附贴片。
进一步的，所述阴性模板基材为硅板、金属板、铝板中的一种。
进一步的，阴性模板中各个中空微柱之间的间隔为500μm，每个中空微柱的长宽高尺寸为500μm×500μm×750μm；微球的直径为500μm。
进一步的，所述阴性模板基材的微柱深度不超过微柱直径的1.5倍。
进一步的，所述微球为聚苯乙烯、二氧化硅中的一种。
进一步的，所述弹性体溶液为聚二甲基硅氧烷PDMS、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚氨酯中的一种。
进一步的，所述的溶剂选择在溶解微球的同时不会溶解模板基材的溶剂。
进一步的，弹性体溶液的固化方法为热固化(如PDMS、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯)、光固化(如聚氨酯)中的一种。
本发明还提供了一种通过上述制备方法制得的用于组织粘附的仿生贴片，包括仿生微柱模板和吸盘结构贴片，具有仿生吸盘结构，可粘附于不同组织表面。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)本发明提供的用于组织粘附的仿生贴片制备方法，通过精密设计的微观模板，进行模具翻制后得到具有吸盘结构的微柱贴片，制备方法简单、可靠；
2)本发明提供的仿生贴片的微柱结构，通过微球填充与刻蚀方法，简化制备过程，制备工艺稳定；
3)本发明提供的仿生贴片基材为弹性材料，生物相容性良好，可反复撕脱与粘附，满足不同组织粘附的需求，具有广泛适用性。
附图说明
图1为本发明用于组织粘附的仿生贴片的结构示意图。
图2为本发明的仿生微柱模板的结构示意图。
图3为本发明的具有吸盘结构的粘附贴片的结构示意图。
其中的附图标记为：阴性模板1、模板的微柱之间间隔1-1、微柱结构1-2、粘附贴片2、贴片的微柱结构2-1、微柱的半圆形弧面结构2-2。
具体实施方式
为了使本领域技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
下述实施例中所使用的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本技术领域常规试剂、方法和设备。
本发明提供了用于创面修复的个体化水凝胶贴片的制备方法，包括如下步骤：
1)制备仿生微柱模板1：依据章鱼吸盘的微观结构，利用激光刻蚀技术制备出中空微柱的阴性模板1，各个柱子之间的间隔1-2为500μm，每个柱子1-2)的长宽高为500μm×500μm×750μm；
2)制备具有吸盘结构的粘附贴片2：制备500μm大小的微球，均匀注入到模板的每个微柱底部；配置弹性体溶液，涂覆在模板表面，固化后得到贴片2，利用特殊溶剂将微球溶解后，保留贴片其余结构不变，得到的微柱结构2-1具有半圆形弧面2-2，形成仿生吸盘，制得可与组织表面粘附的贴片。
其中，所述阴性模板基材可以为硅板、金属板、铝板等基材的一种。
进一步地，所述阴性模板基材的微柱深度不超过微柱直径的1.5倍。
进一步地，所述微球可以为聚苯乙烯、二氧化硅等有机或者无机材料中的一种。
进一步地，所述弹性体溶液可以为聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚氨酯等的一种。
进一步地，所述特殊溶剂为可以溶解微球(如聚苯乙烯)的同时，不会溶解模板基材(如PDMS)的溶剂(如四氢呋喃)。
进一步地，所述弹性体溶液的固化方法包括热固化(如PDMS、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯)和光固化(如聚氨酯)。
本发明基于章鱼吸盘仿生设计理念，制备仿生微柱模板，利用微球填充方法得到微柱结构，并通过特殊溶剂对微球进行溶解后得到半圆形弧面，具有仿生吸盘结构，可粘附于不同组织表面，制备方法简单、可靠。
基于上述制备方法制备了用于组织粘附的仿生贴片，包括仿生微柱模板和吸盘结构贴片，利用微球填充方法得到微柱结构，并通过特殊溶剂对微球进行溶解后得到半圆形弧面，具有仿生吸盘结构，可粘附于不同组织表面。
本发明提供的仿生粘附贴片通过精密设计的微观模板，进行模具翻制后得到具有吸盘结构的微柱贴片，通过微球填充与刻蚀方法，简化制备过程，制备工艺稳定；本发明提供的仿生贴片基材为弹性材料，生物相容性良好，可反复撕脱与粘附，满足不同组织粘附的需求，具有广泛适用性。
以下为实施例：
实施例1
一种基于组织粘附的仿生贴片，按照如下方法制备：
(1)制备仿生微柱模板
仿生微柱模板：根据章鱼吸盘的微结构原理，设计微柱源文件，并通过激光刻蚀方法制备得到阴性模板(3.0cm×3.0cm)，模板基材为硅板，各个柱子之间的间隔1-2为500μm微柱(1-2)大小为500μm×500μm×750μm。
(2)制备粘附贴片的基材
首先，称取1.0g PDMS液体置入离心管中，按照10：1比例加入0.1g的固化剂，震荡搅拌后，在真空机里去除液体里面的气体，得到澄清的PDMS溶液。
(3)制备具有吸盘结构的粘附贴片
微球填充：步骤1)制备的微柱模板进行等离子表面处理后，将500μm大小的聚苯乙烯微球填充到模板的每个中空微柱里，用刮片轻轻刮去凸出模具表面的微球，保证每个微柱中只填充一个聚苯乙烯微球；
PDMS溶液涂注：用移液枪轻轻吸取步骤2)制备的PDMS溶液均匀涂覆在模板上，液体高出模板表面的高度为0.5mm；将模板放置在恒温干燥箱中(80℃，3小时)进行固化；固化完毕后取出模板，仔细翻出PDMS贴片，注意不要撕裂或者破损；
聚苯乙烯微球溶解：翻印出的PDMS贴片微柱2-1表面贴附聚苯乙烯微球，将贴片浸泡在四氢呋喃溶液里，注意需要将所有聚苯乙烯微球都浸没在四氢呋喃液体里，溶解5分钟后，取出贴片，用PBS溶液清洗贴片三次，去除残留的聚苯乙烯溶液，干燥后得到具有半圆形弧面2-2微柱结构的贴片。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于组织粘附的仿生贴片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)制备仿生微柱模板：模拟章鱼吸盘的微观结构，利用激光刻蚀技术制备出具有若干中空微柱的阴性模板，得到仿生微柱模板；
2)微球填充仿生微柱模板：制备合适尺寸的微球，所述的微球的尺寸与各个中空微柱之间的间隔相同；将微球均匀注入到仿生微柱模板的每个微柱底部；
3)制备具有吸盘结构的粘附贴片：配置弹性体溶液，将弹性体溶液涂覆在仿生微柱模板表面，固化后得到贴片；利用溶剂将微球溶解后，保留贴片其余结构不变，得到的微柱结构具有半圆形弧面，形成仿生吸盘，制得具有吸盘结构的粘附贴片。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述阴性模板基材为硅板、金属板、铝板中的一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：阴性模板中各个中空微柱之间的间隔为500μm，每个中空微柱的长宽高尺寸为500μm×500μm×750μm；微球的直径为500μm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述阴性模板基材的微柱深度不超过微柱直径的1.5倍。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述微球为聚苯乙烯、二氧化硅中的一种。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述弹性体溶液为聚二甲基硅氧烷PDMS、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚氨酯中的一种。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的溶剂选择在溶解微球的同时不会溶解模板基材的溶剂。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：弹性体溶液的固化方法为热固化或光固化中的一种。
9.一种采用权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的用于组织粘附的仿生贴片，其特征在于，包括仿生微柱模板和吸盘结构贴片，具有仿生吸盘结构，能够粘附于不同组织表面。
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