一种增强生物相容性PDMS基底的制备方法与流程

本发明涉及生物材料领域，具体涉及探究经过多巴胺和胶原蛋白的共聚物修饰的pdms的生物相容性。

背景技术：

多巴胺（dopamine,da,化学结构式：c6h3(oh)2-ch2-ch2-nh2，cas号：62-31-7）是一种神经传导物质，用来帮助细胞传送脉冲的化学物质。这种脑内分泌物和人的情欲、感觉有关，它传递兴奋及开心的信息。近年来，在生物医学及生物材料学方面广为应用。它在水溶液中很容易被溶解氧氧化，继而引发自聚交联反应，可以在几乎任何一种固体材料表面形成紧密附着的复合层。将待改进的固体材料浸润在新鲜配制的多巴胺水溶液中，即可得到表面附着聚多巴胺交联复合层的改性基底材料。

胶原蛋白（collagen，col）是生物高分子，动物结缔组织中的主要成分，也是哺乳动物体内含量最多、分布最广的功能性蛋白，占蛋白质总量的25%～30%，某些生物体甚至高达80%以上，胶原蛋白种类较多，常见类型为ⅰ型、ⅱ型、ⅲ型、ⅴ型和ⅺ型。它具有良好的生物相容性、可生物降解性以及生物活性，因此在食品、医药、组织工程、化妆品等领域获得广泛的应用。

聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane,pdms，化学结构式：（c2h6osi)n，cas号：9016-00-6）无色或浅黄色液体，无味，透明度高，具有耐热性、耐寒性、黏度随温度变化小、防水性、表面张力小、具有导热性，透光性好，具有优良的物理特性，比如它具有良好的透光性，便于观察；弹性好，有益于延展；同时具有穿透性，可以让co2、o2等气体分子通过；背景荧光小，便于荧光观察；低毒，价廉等特性。因此在pdms上可以实现体外培养细胞，从而观察细胞的生长情况，及其体外模拟一些复杂体内的代谢环境，这对研究生物体内细胞的作用机制具有重要的意义。

技术实现要素：

基于胶原蛋白具有良好的生物相容性，但其在pdms表面的粘附性不是很好。然而，多巴胺与固体表面具有牢固的粘合力。所以本文旨在用pdms为基底，首先合成多巴胺和胶原蛋白的共聚物，然后将共聚物修饰到pdms表面，从而增强该基底的生物相容性。

本发明的技术方案具体如下：

一种增强生物相容性pdms基底的制备方法包括以下步骤：

(1)制备pdms基底：首先，将弹性剂与固化剂以质量比为10:1混合配置成pdms，搅拌均匀，然后将其倒入组织培养板中，倒入体积为0.5-1ml，在真空干燥箱内真空除气泡1h，然后70℃加热2h，即得到了未经任何修饰的pdms基底；

(2)制备多巴胺和胶原蛋白(pda/col)的共聚物：将多巴胺加入到10-100µg/ml的胶原蛋白溶液中得到混合液，将上述混合溶液在4℃条件下缓慢搅拌10min,然后在37℃环境中放置4h，使多巴胺和胶原蛋白的共聚物凝胶化；

(3)对pdms基底进行pda/col共聚物的修饰：将pda/col共聚物倒入pdms基底中，置于37℃环境中，作用12h，然后用去离子水清洗三遍，洗掉pdms上未粘附以及粘附不牢固的共聚物，即得到促进生物相容性的pda/col修饰的pdms基底。

优选的，所述步骤（2）中胶原蛋白溶液的浓度为10µg/ml。

进一步的，所述步骤（2）中混合物溶液中多巴胺的含量为1-5mg/ml。

优选的，所述步骤（2）中混合溶液多巴胺的含量为2mg/ml。

本发明主要优点有：

1、针对目前胶原蛋白具有良好的生物相容性，而且pdms是一种很好的生物材料，但是胶原蛋白在pdms上的粘附力不强，所以很难将其稳定的固定于pdms基底表面。本项目创造性地用多巴胺对pdms具有较强的粘附力，且作用条件及其简单等优势，首先制备了多巴胺和胶原蛋白的共聚物，然后将多巴胺和胶原蛋白的共聚物固定于pdms基底之上。

2、本项目中，不仅利用多巴胺在pdms上较强的粘附性，首先制备出多巴胺和胶原蛋白的共聚物，从而将胶原蛋白固定于pdms基底上，而且该实验不仅利用纤维细胞，而且还利用了肌腱干细胞分别探究了修饰后的pdms基底的生物相容性，从而评估该修饰方法是否有效，也是最大特色之一。

3、制备的具有生物相容性的pdms基底能够促进细胞在体外培养、从而探究不同细胞的生物学价值，以及不同细胞间的相互作用有很大意义。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图：

图1为本发明实施例1中制备促进生物相容性pdms基底的示意图。

图2为本发明实施例1中制备的多巴胺和胶原蛋白共聚物氢谱和x射线衍射的测量结果。

图3为本发明实施例1中不同pdms基底的接触角测量结果。

图4为本发明实施例2中不同pdms基底上细胞的增殖情况。

图5为本发明实施例2中不同pdms基底上细胞的活性测量结果。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1制备具有生物相容性的pdms基底

（1）制备pdms基底：首先，将弹性剂与固化剂以质量比为10:1混合配置成pdms，搅拌均匀，然后将其倒入24孔板中，倒入体积为1ml每孔，然后放入真空干燥箱内真空除气泡1h，随后在70℃条件下加热2h进行固化，即得到了未经任何修饰的pdms基底；

（2）制备多巴胺和胶原蛋白(pda/col)的共聚物：将一定质量的多巴胺加入到10-100µg/ml的胶原蛋白溶液中，使最终的多巴胺浓度为1-5mg/ml，胶原蛋白浓度为10µg/ml。将上述混合物在4℃条件下缓慢搅拌10min,然后在37℃环境中放置4h，使多巴胺和胶原蛋白的共聚物凝胶化。

（3）对pdms基底进行pda/col共聚物的修饰：将含有不同浓度的多巴胺的pda/col共聚物(多巴胺含量分别为1mg/ml、2mg/ml、5mg/ml）分别倒入pdms基底中，置于37℃环境中，作用12h，然后用去离子水清洗三遍，洗掉pdms上未粘附以及粘附不牢固的共聚物，即得到促进生物相容性的pda/col修饰的pdms基底。制作过程如图1。然后对共聚物的合成情况进行定性测试，本实验中分别测试了共聚物的氢谱图和x射线衍射。结果如图2。图2中a1、a2分别为i型胶原蛋白、多巴胺和胶原蛋白的共聚物。b1-b3依次为含有不同浓度多巴胺的共聚物，b4为i型胶原蛋白。该结果证明利用本试验方法成功制备出了多巴胺和胶原蛋白共聚物。图3为不同pdms基底的接触角测量结果，可以看到多巴胺含量为2mg/ml的pda/col共聚物处理后的pdms的生物相容性最佳。

实施例2对制备的pdms基底进行生物相容性的检测

（1）将成纤维细胞和肌腱干细胞分别接种于不同的pdms基底上，然后分别培养24h,72h,120h,然后测定细胞的增殖情况，结果如图4，从图中可以看出，经过修饰的pdms基底上细胞的增殖情况有明显的提高，这反映出本实验方法得到的pdms基底具有良好的生物相容性。

（2）同样的，在细胞培养24h,72h,120h后测定细胞的活性，结果如图5，从图中可以看出，经过修饰的pdms上两种细胞的活性均有明显的提高，这从另一个方面也反映出本实验方法得到的pdms基底具有很好的生物相容性。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。