微图案氧化石麵膜调控人成骨细胞粘附与迁移行为研究

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新型纳米碳材料一一石墨烯基纳米材料,包括氧化石墨烯(GO),还原氧化石墨烯,氟化石墨烯等,具有优异的生物相容性,在细胞粘附,增殖以及分化方面获得大量研究。然而,目前有关石墨烯基纳米材料的细胞行为研究大都基于纳米膜或三维多孔支架,难以有效调控细胞粘附行为,模拟生物体组织的细胞形态。采用生物材料表面图案化技术,实现石墨烯基纳米材料图案化,在其表面培养细胞,对理解细胞与石墨烯基材料问的相互作用及其在组织工程方面的应用具有重要意义。  本文分别采用表面转移技术和微通道成型技术构筑了具有拓扑结构和化学差异性微条纹图案GO膜,实现了人成骨细胞粘附形态的调控,并着重考察了细胞在GO微条纹图案表面的粘附响应行为,通过细胞迁移过程研究了人成骨细胞与GO纳米材料间存在强粘附作用。具体研究内容如下:  1、利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)软模板表面转移技术,制备了不同尺寸拓扑结构GO微条纹膜,分析了转移过程对形成GO微条纹膜表面结构的影响,扫描电子显微镜(SEM)及原子力显微镜(AFM)证实转印等脊沟宽PDMs印章获得的拓扑结构GO微条纹膜沟宽明显大于脊宽;表面人成骨细胞培养表明,细胞主要粘附于拓扑结构GO微条纹膜表面的沟槽内,呈取向铺展形态,且条纹沟宽尺寸(5~50μm)对细胞取向形态和粘附密度没有显著影响;  2、利用PDMS软印章,在抗细胞粘附基底聚乙二醇(PEG)表面形成微通道构筑了化学差异不同尺寸的GO和牛血清白蛋白(BSA)物理修饰的GO(GO+BSA)微条纹超薄膜,光学显微镜证实50~60 nm厚度GO微条纹膜呈现高亮态,GO片层经层层取向组装、一定纳米厚度范围内可形成色彩斑斓的GO膜。  3、在PEG表面GO和GO+BSA微条纹上进行了人成骨细胞培养研究,结果表明:化学差异超薄GO和GO+BSA微条纹膜能够诱导人成骨细胞取向粘附,且随条纹宽度增加,细胞粘附面积占有率减小,而取向长短轴比先增大后减小;细胞迁移实验证明:GO表面人成骨细胞平均迁移速率(<10μm/h)相比传统PS板慢2.5倍多,且基本不受GO基底形态的影响;低迁移速率表明GO膜与人成骨细胞可能存在强的相互作用;光学显微镜动态检测证实,取向粘附细胞经迁移后细胞体团缩呈圆形,难以再铺展,其生存状态对GO基底表现出时间和空间依赖性。
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