本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種通用型納米電紡絲區(qū)域化方法，該方法利用未聚合SU8光刻膠熱熔性質(zhì)，通過紫外曝光條件下曝光使涂布在玻璃支撐板上SU8光刻膠形成聚合和未聚合的區(qū)域，然后將其置于靜電紡絲裝置下，在表面形成電紡絲層；隨后其置于烘箱內(nèi)加熱，未聚合的SU8光刻膠熱熔成液態(tài),同時(shí)體積增大，將電紡絲包裹；隨后其置于室溫冷卻，采用紫外曝光，使未聚合的SU8光刻膠聚合，實(shí)現(xiàn)電紡絲區(qū)域化。本方法產(chǎn)生的納米電紡絲圖案可以為組織工程、再生醫(yī)學(xué)工程等提供一個(gè)極具潛力的應(yīng)用平臺(tái)，并且操作簡(jiǎn)單、可控性強(qiáng)，并易于跟微流控等新技術(shù)結(jié)合。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于微流控芯片技術(shù)、納米電紡絲技術(shù)、高分子材料科學(xué)、及其細(xì)胞學(xué)應(yīng)用等領(lǐng)域，具體涉及。
技術(shù)介紹
由于納米電紡絲具有很高的比表面積，多孔結(jié)構(gòu)以及各種制備材料的表面化學(xué)性質(zhì)等已經(jīng)在生物學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。其應(yīng)用領(lǐng)域主要包括以下幾個(gè)方面1、電紡絲作為細(xì)胞的三維培養(yǎng)的基質(zhì)，來對(duì)細(xì)胞三維環(huán)境中的行為進(jìn)行研究；2、電紡絲作為藥物或基因載體，進(jìn)行細(xì)胞藥物篩選或外源基因轉(zhuǎn)染研究；3、電紡絲作為一種體內(nèi)支架，促進(jìn)受損組織的修復(fù)；4、利用電紡絲在體外重建組織器官。納米電紡絲技術(shù)已經(jīng)成為組織工程及再生醫(yī)學(xué)發(fā)展的一個(gè)極具潛力研究平臺(tái)。 近年來，隨著電紡絲技術(shù)的發(fā)展，很多研究者已經(jīng)制備了具有跟細(xì)胞外基質(zhì)具有相同化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)性質(zhì)的納米紡絲材料，用于研究和模擬實(shí)時(shí)生理?xiàng)l件下的細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)的相互作用。同時(shí)很多工作集中采用電場(chǎng)力或者磁力的方式制備平行的或者具有一定結(jié)構(gòu)的電紡絲。然而這些技術(shù)制備的電紡絲膜，表面性質(zhì)相同，不能分割成不同區(qū)域，不利于提高研究的通量。最近，傳統(tǒng)的光刻技術(shù)被用來進(jìn)行納米電紡絲的區(qū)域化，實(shí)現(xiàn)了在同一片電紡絲的不能性質(zhì)區(qū)域的分割，可以用來進(jìn)行不同實(shí)驗(yàn)條件的篩選。但是這種方式通常需要復(fù)雜的制備過程，耗時(shí)耗力。同時(shí)由于納米紡絲的多孔結(jié)構(gòu)，沉積在內(nèi)部的化學(xué)試劑必將影響紡絲的性質(zhì)，同時(shí)由于納米電紡絲的尺寸微小，容易在處理過程中破碎，使這種方法應(yīng)用范圍狹窄，只能適合于極少量材質(zhì)的電紡絲。即便如此，這種區(qū)域化的電紡絲在細(xì)胞三維培養(yǎng)領(lǐng)域也顯示了很好的應(yīng)用潛力。綜上所述，提供一種用途廣泛、操作靈活、簡(jiǎn)便的納米電紡絲區(qū)域化方法的方法，在生物學(xué)和再生醫(yī)學(xué)等研究領(lǐng)域具有十分重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供，該方法解決了傳統(tǒng)電紡絲不能區(qū)域化，研究條件單一，通量低等問題，為生物學(xué)和再生醫(yī)學(xué)等研究領(lǐng)域提供了一個(gè)新的平臺(tái)。本專利技術(shù)提供了，該方法的具體步驟如下——采用干凈的基體材料(包括玻璃，高分子聚合物等)，在勻膠儀上涂布一層SU8光刻膠，60^100度(優(yōu)選85度)熱板上烘烤1(T40分鐘(優(yōu)選20分鐘)；——將涂有光刻膠的基板置于光刻機(jī)內(nèi)，基板表面覆蓋具有圖型的掩膜，在紫外光下進(jìn)行曝光，曝光強(qiáng)度10(T500mW/cm2，曝光時(shí)間為l(T200s之間，將圖案轉(zhuǎn)移到SU8膠上，形成聚合區(qū)域和未聚合區(qū)域；—將涂有光刻膠的基板置于接通高壓電源地線的鋁塊之上，注射器針頭尖端磨平并接通高壓電源的正極。采用注射泵推動(dòng)注射器，使注射器中的高分子溶液，勻速輸出到注射器針頭，在高壓電場(chǎng)的作用下在基板的SU8表面形成納米電紡絲；——將帶有電紡絲的基板置于5(T90度(優(yōu)選85度)烘箱內(nèi)烘烤f 20分鐘(優(yōu)選2分鐘)，未聚合區(qū)域的SU8熱熔，體積增大，包裹住電紡絲；——取出基板，冷卻至室溫后，在曝光機(jī)內(nèi)進(jìn)行曝光，使未聚合區(qū)域的SU8完全聚合，便制成區(qū)域化的電紡絲。本專利技術(shù)提供的，所述的納米電紡絲材料范圍廣泛，范圍包括合成有機(jī)高分子材料(PS，PLGA，PLLA)和天然高分子材料(如殼聚糖，蠶絲蛋白等)及摻雜與高聚物后可形成電紡絲的無機(jī)材料；本專利技術(shù)提供的，其區(qū)域化的圖形可以在電腦程序內(nèi)任意設(shè)計(jì)，包括圓形，方形，橢圓，三角，直線，曲線等各種形狀及這些形狀的組合體。 本專利技術(shù)提供的納米電紡絲區(qū)域化方法，采用的SU8膠為一種環(huán)氧型光刻膠，圖形分辨率高。固化后易于跟基體結(jié)合將電紡絲固定于基體之上，同時(shí)具有疏水性。本專利技術(shù)提供的納米電紡絲區(qū)域化方法，該方法可以很容易的將電紡絲與微流控等新技術(shù)進(jìn)行集成。本專利技術(shù)提供的納米電紡絲的區(qū)域化方法，采用SU8光刻膠隔離，具有良好的防水性，因此不同區(qū)域的電紡絲相互之間具有很好的隔離性，可以采用不同濃度的溶液進(jìn)行分別修飾，包括不同礦化條件、不同藥物種類、藥物濃度梯度、生物因子濃度梯度等等。本專利技術(shù)提供的納米電紡絲的區(qū)域化方法，可以實(shí)現(xiàn)不同種類的細(xì)胞在相同紡絲條件，不同濃度條件的培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞多參數(shù)的培養(yǎng)條件的篩查，降低篩查成本。本專利技術(shù)提供的納米電紡絲的區(qū)域化方法，其優(yōu)點(diǎn)在于I、通用性強(qiáng)，可對(duì)多種材料的納米電紡絲進(jìn)行區(qū)域化；2、區(qū)域化的電紡絲性質(zhì)不受影響，沒有溶劑等方面的污染；3、可以對(duì)區(qū)域化納米電紡絲進(jìn)行化學(xué)性質(zhì)的改性；4、生成區(qū)域化電紡絲的形狀、尺寸、面積可控；5、操作簡(jiǎn)單、快速、不需要昂貴的儀器設(shè)備；6、可以通過與微流控等新技術(shù)集成化，提高分析自動(dòng)化程度。附圖說明圖I電紡絲區(qū)域化流程圖，其中1玻璃，2SU8光刻膠，3掩膜，4紫外光，5納米電紡絲，6聚合的SU8光刻膠，7未聚合的SU8光刻膠，I涂膠，II紫外曝光，III涂布納米紡絲，IV加熱，V紫外曝光；圖2典型區(qū)域化電紡絲電鏡圖；圖3復(fù)雜的區(qū)域化電紡絲照片；圖4區(qū)域化電紡絲三維細(xì)胞培養(yǎng)表征。具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例將對(duì)本專利技術(shù)予以進(jìn)一步的說明，但并不因此而限制本專利技術(shù)。實(shí)施例I采用區(qū)域化電紡絲方法可以用來制備電紡絲陣列。按照?qǐng)DI所示流程進(jìn)行電紡絲區(qū)域化，如采用干凈的基體材料玻璃或高分子聚合物，在勻膠儀上涂布一層SU8光刻膠，85度熱板上烘烤20分鐘；將涂有光刻膠的基板置于光刻機(jī)內(nèi)，基板表面覆蓋具有圖型的掩膜，在紫外光下進(jìn)行曝光，曝光強(qiáng)度10(T500mW/cm2，曝光時(shí)間為l(T200s之間，將圖案轉(zhuǎn)移到SU8膠上，形成聚合區(qū)域和未聚合區(qū)域；將涂有光刻膠的基板置于接通高壓電源地線的鋁塊之上，注射器針頭尖端磨平并接通高壓電源的正極。采用注射泵推動(dòng)注射器，使注射器中的高分子溶液，勻速輸出到注射器針頭，在高壓電場(chǎng)的作用下在基板的SU8表面形成納米電紡絲；將帶有電紡絲的基板置于85度烘箱內(nèi)烘烤2分鐘，未聚合區(qū)域的SU8熱熔，體積增大，包裹住電紡絲；取出基板，冷卻至室溫后，在曝光機(jī)內(nèi)進(jìn)行曝光，使未聚合區(qū)域的SU8完全聚合，便制成區(qū)域化的電紡絲。圖2是制備的電紡絲陣列電鏡圖，從圖中可以看出電紡絲陣列邊緣清楚，且電紡絲保持原先的形貌。圖中所用電紡絲材料為聚碳酸酯(PS)。實(shí)施例2通過設(shè)計(jì)具有不同的圖案，并制作掩膜板，按照?qǐng)DI所示流程進(jìn)行電紡絲的區(qū)域化，從而制備具有不同圖形的區(qū)域化電紡絲，如圖3所示。實(shí)施例3采用區(qū)域化電紡絲的方法制備電紡絲陣列用于細(xì)胞的三維培養(yǎng)。采用實(shí)施例中I中提到的方法，制備PS電紡絲陣列，用于細(xì)胞的三維培養(yǎng)。從圖4中可以看出細(xì)胞在區(qū)域 化電紡絲上能夠長(zhǎng)時(shí)間生長(zhǎng)，并且呈現(xiàn)出典型的三維生長(zhǎng)狀態(tài)。因此可以實(shí)現(xiàn)多參數(shù)多指標(biāo)細(xì)胞培養(yǎng)。本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種通用型納米電紡絲區(qū)域化方法，其特征在于：該方法的具體步驟如下：（1）采用干凈的基體材料，在勻膠儀上涂布一層SU8光刻膠，并置于60~100度熱板上烘烤10~40分鐘；（2）將涂有光刻膠的基板置于光刻機(jī)內(nèi)，基板表面覆蓋具有圖型的掩膜，在紫外光下進(jìn)行曝光，將圖案轉(zhuǎn)移到SU8膠上，形成聚合區(qū)域和未聚合區(qū)域；（3）將涂有光刻膠的基板置于接通高壓電源地線的鋁塊之上，注射器針頭尖端磨平并接通高壓電源的正極，采用注射泵推動(dòng)注射器，使注射器中的高分子溶液，勻速輸出到注射器針頭，在高壓電場(chǎng)的作用下在基板的SU8表面形成納米電紡絲；（4）將帶有電紡絲的基板置于50~90度烘箱內(nèi)烘烤1~20分鐘，未聚合區(qū)域的SU8熱熔，體積增大，包裹住電紡絲；（5）取出基板，冷卻至室溫后，在曝光機(jī)內(nèi)進(jìn)行曝光，使未聚合區(qū)域的SU8完全聚合，便制成區(qū)域化的電紡絲。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種通用型納米電紡絲區(qū)域化方法，其特征在于該方法的具體步驟如下 (1)采用干凈的基體材料，在勻膠儀上涂布一層SU8光刻膠，并置于6(T100度熱板上烘烤10 40分鐘； (2)將涂有光刻膠的基板置于光刻機(jī)內(nèi)，基板表面覆蓋具有圖型的掩膜，在紫外光下進(jìn)行曝光，將圖案轉(zhuǎn)移到SU8膠上，形成聚合區(qū)域和未聚合區(qū)域； (3)將涂有光刻膠的基板置于接通高壓電源地線的鋁塊之上，注射器針頭尖端磨平并接通高壓電源的正極，采用注射泵推動(dòng)注射器，使注射器中的高分子溶液，勻速輸出到注射器針頭，在高壓電場(chǎng)的作用下在基板的SU8表面形成納米電紡絲； (4)將帶有電紡絲的基板置于5(T90度烘箱內(nèi)烘烤f20分鐘，未聚合區(qū)域的SU8熱熔，體積增大，包裹住電紡絲； (5)取出基板，冷卻至室溫后，在曝光機(jī)內(nèi)進(jìn)行曝光，使未聚合區(qū)域的SU8完全聚合，便制成區(qū)域化的電紡絲。2.按照權(quán)利要求I所述通用型納米電紡絲區(qū)域化方法，其特征在于所述基體材料包括玻璃和...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：秦建華，姜雷，張旭，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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