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组织工程和再生医学的迅猛发展,促使人们越来越关注细胞和材料之间的相互作用。表面化学和拓扑结构决定了生物材料的界面性质,从而调控细胞在材料表面的黏附,增殖及定位排列等行为。然而这两种重要因素的协同作用并没有得到充分的研究,从而影响了生物材料的设计与发展。表面图案化技术可以精确地控制材料表面的化学组成和拓扑结构,为模仿细胞外基质提供了一种有效手段,使得细胞和材料相互作用的复杂机理研究得以简化,因而在生物医学领域得到了广泛的应用。 本研究采用紫外纳米压印技术(UV-NIL)在功能化聚己内酯(PCL)表面构建出空间可控的纳米图案。这种细胞培养支架同时具备表面性质和生物功能,可以用来系统地研究拓扑-化学因素对于细胞在材料表面行为的影响。本研究提供了一种直接构建功能化PCL表面图案的方法,极大促进了PCL材料作为生物支架在组织培养和生物工程领域的应用。 首先,通过调节己内酯(ε-CL)和乙酸苄酯基己内酯(ε-BCL)单体的投料比合成了一系列不同疏水的PB共聚物,经钯碳(Pd/C)催化加氢后获得一系列亲水性的PC共聚物。通过改性剂丙烯酰氯(AC)和马来酸酐(MAH)对功能化PCL端羟基进行了双键化。采用简单易行的紫外纳米压印技术(UV-NIL)在功能化PCL表面构建纳米沟槽图案。ATR-FTIR,XPS测试结果表明苄基和羧基功能性基团位于PCL膜表面。接触角结果表明纳米图案的引入使得疏水的PB材料表面更加疏水,亲水的PC材料表面更加亲水。SEM结果表明在官能团化聚己内酯表面构建出了规整且空间可控的纳米沟槽图案。 利用官能团化聚己内酯表面图案化材料作为生物支架对人包皮成纤维细胞(HFFs)行为进行了详细的研究。结果表明纳米沟槽图案化的表面可以强有力的改变细胞的拓扑形貌和定位。相对于聚己内酯膜表面,适当疏水性的PB图案化表面可以促进细胞在材料表面的黏附,增殖以及细胞的伸长。而亲水性的PC图案化表面不仅更有利于细胞在材料表面的铺展而且积极促进了细胞的胶原分泌行为。