專利名稱：一種具有高細(xì)胞黏附能力的改性聚苯乙烯材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有高細(xì)胞黏附能力的改性聚苯乙烯材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚苯乙烯由于其透光性能好，具有較好的強(qiáng)度和易塑性，并且沒有毒性，所以已被大量用作細(xì)胞培養(yǎng)板。但聚苯乙烯表面呈疏水性，不利于細(xì)胞的黏附。由于大部分細(xì)胞需要黏附在一個固相界面才能生長。使用對細(xì)胞黏附能力更強(qiáng)的培養(yǎng)板，能夠減少細(xì)胞培養(yǎng)時間、縮短實(shí)驗(yàn)周期、高效增殖特定細(xì)胞，在細(xì)胞生物學(xué)中具有重大意義。目前促進(jìn)聚苯乙烯表面細(xì)胞黏附能力的方法有很多，其中應(yīng)用最廣泛的是表面涂層和表面接枝的方法。例如美國專利申請US13255299在聚苯乙烯表面吸附或接枝多肽，以促進(jìn)聚苯乙烯的細(xì)胞黏附能力。此外，中國專利CN200710177704. 6在聚苯乙烯表面接枝親水性大分子聚乙烯醇增強(qiáng)聚苯乙烯的親水能力。這些方法操作繁瑣，需要對聚苯乙烯進(jìn)行二次處理。而細(xì)胞培養(yǎng)板要求無毒無菌，對生產(chǎn)過程要求嚴(yán)格。而且接枝的物質(zhì)如多肽往往價格昂貴，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。因此需要尋找一種簡單、高效、不引入二次污染、經(jīng)濟(jì)的聚苯乙烯改性方法，增強(qiáng)其細(xì)胞黏附能力。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有高細(xì)胞黏附能力的改性聚苯乙烯材料及其制備方法。
本發(fā)明所提供的改性聚苯乙烯材料是按照包括下述步驟的方法制備得到的先將聚苯乙烯材料采用滅菌袋進(jìn)行密封包裝，然后用Y-射線或電子束輻照，輻射后的產(chǎn)物即為高細(xì)胞黏附能力的改性聚苯乙烯。
上述制備方法中，聚苯乙烯材料的形狀、表面粗糙度等均應(yīng)符合細(xì)胞培養(yǎng)板的質(zhì)量要求。
上述制備方法中，聚苯乙烯材料的密封包裝應(yīng)按照IS011607(最終滅菌醫(yī)療器械的包裝)中對滅菌醫(yī)療器械包裝的要求。具體的，本發(fā)明使用市售醫(yī)用滅菌袋，將材料放入滅菌袋后，通過滅菌袋自有的涂膠進(jìn)行密封包裝，密封結(jié)果為具有微生物屏障功能，可防止微生物進(jìn)入并提供無菌防護(hù)。
上述制備方法中，在密封包裝時還可向密封袋中通入空氣或02。
所述Y-射線具體可為6tlCo Y-射線；所述電子束具體可為電子加速器產(chǎn)生的電子束。
上述制備方法中，所述輻射的吸收劑量可為50 500kGy。輻射劑量率可為IGy/ min 600Gy/min。值得說明的是，25kGy為IS011137-2要求使用Y射線進(jìn)行滅菌處理的最大劑量。上述方法中所述輻射的吸收劑量均大于25kGy，滿足Y射線進(jìn)行滅菌處理的要求。
本發(fā)明提供的高細(xì)胞黏附能力的改性聚苯乙烯培養(yǎng)板及其制備方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)
I、采用高劑量Y射線改性聚苯乙烯培養(yǎng)板，能顯著提高細(xì)胞黏附的效率，有助于生產(chǎn)性能更加優(yōu)異的聚苯乙烯細(xì)胞培養(yǎng)板。
2、高劑量Y射線處理聚苯乙烯培養(yǎng)板，在改性材料增強(qiáng)細(xì)胞黏附的同時，對材料進(jìn)行了滅菌消毒處理，改性后的材料能直接應(yīng)用于細(xì)胞培養(yǎng)。
3、該處理方法操作簡單、高效、經(jīng)濟(jì)，無二次污染源，適合工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用。


圖I為實(shí)施例I、實(shí)施例2和實(shí)施例3制備的改性聚苯乙烯培養(yǎng)板與未改性材料照片。
圖2為實(shí)施例I、實(shí)施例2和實(shí)施例3制備的改性聚苯乙烯材料與未改性材料的水的表面接觸角圖。
圖3為實(shí)施例I制備的改性聚苯乙烯材料與未改性材料的XPS能譜圖。
圖4為實(shí)施例I和實(shí)施例2制備的改性聚苯乙烯材料與未改性材料的牙周膜干細(xì)胞粘附率圖。
圖5為實(shí)施例5制備的改性聚苯乙烯材料的XPS能譜圖。
圖6為實(shí)施例6制備的改性聚苯乙烯材料與未改性材料的MC3T3細(xì)胞粘附率圖。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明，但本發(fā)明并不局限于此。
下述實(shí)施例中所述實(shí)驗(yàn)方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。
下述實(shí)施例中所采用的牙周膜干細(xì)胞及MC3T3成骨細(xì)胞均購自于ATCC。
實(shí)施例I、制備改性聚苯乙烯培養(yǎng)板
將市售普通聚苯乙烯細(xì)胞培養(yǎng)板在空氣氣氛下，放入市售醫(yī)用密封袋，通過滅菌帶自有的涂膠進(jìn)行密封，，隨后使用6tlCo Y-射線在室溫下進(jìn)行空氣輻照，輻射劑量率為 30Gy/min，吸收劑量為50kGy ;輻照完畢后，得到改性后的聚苯乙烯培養(yǎng)板。
本實(shí)施例制備的改性聚苯乙烯與未改性聚苯乙烯的照片如圖I所示。由圖I可知， 改性聚苯乙烯的外觀與改性前無明顯變化。
本實(shí)施例制備的改性聚苯乙烯與未改性聚苯乙烯的水接觸角如圖2所示。由圖2 可知，改性聚苯乙烯對水的表面接觸角，較改性前沒有明顯變化。
本實(shí)施例制備的改性聚苯乙烯與未改性聚苯乙烯的XPS能譜圖如圖3所示。由圖 3可知，改性聚苯乙烯材料的XPS能譜圖中，C-O基團(tuán)數(shù)量較改性前有明顯增加。
本實(shí)施例制備的改性聚苯乙烯與未改性聚苯乙烯種植牙周膜干細(xì)胞的細(xì)胞黏附情況如圖4所示。由圖4可知，改性聚苯乙烯培養(yǎng)板，較改性前具有優(yōu)良的細(xì)胞粘附率。培養(yǎng)牙周膜干細(xì)胞3天后，黏附在材料表面的細(xì)胞，通過MTT法測得其吸光度值由O. 25提升至O. 56。表明細(xì)胞粘附率有明顯提升。
具體實(shí)驗(yàn)過程為牙周膜干細(xì)胞的接種密度為20000/孔。培養(yǎng)基為15%FBS(GIBC0 from Australia or Equitech-Bio Inc),lOOumol/L ascorbic acid 2-phosphate (Sigma), 2mmol/L glutamine (GIBCO), I % PS (GIBCO),培養(yǎng)基每天換液一次。 在37°C含5% CO2的細(xì)胞培養(yǎng)箱里培養(yǎng)一定時間后(3天或12天)，每孔加入MTT (噻唑藍(lán)) 溶液(5mg/ml)20uL。繼續(xù)培養(yǎng)4小時后每孔加入150uL DMSO溶液。震蕩10分鐘后，選擇 490nm波長在酶聯(lián)免疫檢測儀上測定吸收值。
實(shí)施例2、制備改性聚苯乙烯培養(yǎng)板
本實(shí)施例的制備過程與實(shí)施例I基本相同，不同之處在于將輻射劑量率變?yōu)?50Gy/min，吸收劑量變?yōu)?00kGy。
按照實(shí)施例I中測定材料外觀的方法觀察本實(shí)施例制備的改性聚苯乙烯材料。如圖I所示，本實(shí)施例制備的改性聚苯乙烯整體顏色更顯黃色。說明改性聚苯乙烯顏色隨著輻照劑量的增加而逐漸變黃。
按照實(shí)施例I中測定材料水的表面接觸角的方法觀察本實(shí)施例制備的改性聚苯乙烯材料。如圖2所示，本實(shí)施例制備的改性聚苯乙烯對水的表面接觸角較改性前有一定程度降低。表明改性聚苯乙烯材料表面的親水性隨著輻照強(qiáng)度的增大而增強(qiáng)。
按照實(shí)施例I中測定材料XPS能譜圖的方法觀察本實(shí)施例制備的改性聚苯乙烯材料，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)施例I無實(shí)質(zhì)差別。
按照實(shí)施例I中測定材料細(xì)胞黏附率的方法觀察本實(shí)施例制備的改性聚苯乙烯材料，如圖4所示，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)施例I無實(shí)質(zhì)差別。
實(shí)施例3、制備改性聚苯乙烯培養(yǎng)板
本實(shí)施例的制備過程與實(shí)施例I基本相同，不同之處在于將輻射劑量率變?yōu)?IOOGy/min，吸收劑量變?yōu)?00kGy。
按照實(shí)施例I中測定材料外觀的方法觀察本實(shí)施例制備的改性聚苯乙烯材料。如圖I所示，本實(shí)施例制備的改性聚苯乙烯整體顏色更顯黃色。說明改性聚苯乙烯顏色隨著輻照劑量的增加而變黃變深。
按照實(shí)施例I中測定材料水的表面接觸角的方法觀察本實(shí)施例制備的改性聚苯乙烯材料。如圖2所示，本實(shí)施例制備的改性聚苯乙烯對水的表面接觸角較改性前有一定程度降低。表明改性聚苯乙烯材料表面的親水性隨著輻照強(qiáng)度的增大而增強(qiáng)。
按照實(shí)施例I中測定材料XPS能譜圖的方法觀察本實(shí)施例制備的改性聚苯乙烯材料，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)施例I無實(shí)質(zhì)差別。
按照實(shí)施例I中測定材料細(xì)胞黏附率的方法觀察本實(shí)施例制備的改性聚苯乙烯材料，如圖4所示，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)施例I無實(shí)質(zhì)差別。
實(shí)施例4、制備改性聚苯乙烯培養(yǎng)板
本實(shí)施例的制備過程與實(shí)施例I基本相同，不同之處在于將6tlCo Y-射線改為電子束，輻射劑量為50 500kGy，輻射吸收劑量率為IGy/min 600Gy/min。
按照實(shí)施例I中測定材料外觀的方法觀察本實(shí)施例制備的改性聚苯乙烯材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)施例I無實(shí)質(zhì)差別。
按照實(shí)施例I中測定材料細(xì)胞黏附率的方法觀察本實(shí)施例制備的改性聚苯乙烯材料，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)施例I無實(shí)質(zhì)差別。
實(shí)施例5、制備改性聚苯乙烯培養(yǎng)板
本實(shí)施例的制備過程與實(shí)施例I基本相同，不同之處在于密封氣氛改變?yōu)檠鯕鈿夥铡?br> 按照實(shí)施例I中測定材料XPS能譜圖的方法觀察本實(shí)施例制備的改性聚苯乙烯材料。如圖5所示，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)施例I無實(shí)質(zhì)差別。
實(shí)施例6、MC3T3成骨細(xì)胞用于改性培養(yǎng)板的培養(yǎng)
本實(shí)施例的制備過程與例I相同，選擇MC3T3成骨細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，細(xì)胞黏附情況如圖6所示。通過MTT法測得其吸光度值由O. 34提升至O. 53。表明細(xì)胞粘附率有明顯提升。 說明改性聚苯乙烯培養(yǎng)板對MC3T3成骨細(xì)胞的黏附也有幫助。
具體實(shí)驗(yàn)過程為MC3T3的接種密度為10000/孔。培養(yǎng)基為10 % FBS (GIB⑶ fromAustralia or Equitech-Bio Inc), I %青霉素 / 鏈霉素(Gibco)的 DMEM (Dulbecco，s modifiedEagle’ s medium, Gibco)培養(yǎng)基，培養(yǎng)基每天換液一次。在37°C含5% CO2的細(xì)胞培養(yǎng)箱里培養(yǎng)一定時間后(3天)，每孔加入MTT (噻唑藍(lán))溶液(5mg/ml)20uL。繼續(xù)培養(yǎng)4小時后每孔加入150uL DMSO溶液。震蕩10分鐘后，選擇490nm波長在酶聯(lián)免疫檢測儀上測定吸收值。
權(quán)利要求
1.一種制備具有高細(xì)胞黏附能力的改性聚苯乙烯材料的方法，包括下述步驟先將聚苯乙烯材料用滅菌袋進(jìn)行密封包裝，然后采用Y-射線或電子束進(jìn)行輻照，得到所述改性聚苯乙烯材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述輻射的吸收劑量為50 500kGy。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于所述輻射的輻射劑量率為lGy/min 600Gy/min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述密封包裝在空氣氣氛或氧氣氣氛中進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述Y-射線為6ciCoy-射線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述密封包裝應(yīng)按照 IS011607中對滅菌醫(yī)療器械的包裝要求進(jìn)行，密封結(jié)果應(yīng)具有微生物屏障功能，可防止微生物進(jìn)入并提供無菌防護(hù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述聚苯乙烯材料應(yīng)符合細(xì)胞培養(yǎng)板的質(zhì)量要求。
8.權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法制備得到的改性聚苯乙烯。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有高細(xì)胞黏附能力的改性聚苯乙烯材料及其制備方法。該改性聚苯乙烯材料是按照包括下述步驟的方法制備得到的先將聚苯乙烯材料采用滅菌袋進(jìn)行密封包裝，然后用γ-射線或電子束輻照，輻射后的產(chǎn)物即為高細(xì)胞黏附能力的改性聚苯乙烯。本發(fā)明采用高劑量γ射線改性的聚苯乙烯材料，能顯著提高細(xì)胞黏附的效率，有助于生產(chǎn)性能更加優(yōu)異的聚苯乙烯細(xì)胞培養(yǎng)板；高劑量γ射線處理聚苯乙烯培養(yǎng)板，在改性材料增強(qiáng)細(xì)胞黏附的同時，對材料進(jìn)行了滅菌消毒處理，改性后的材料能直接應(yīng)用于細(xì)胞培養(yǎng)。本發(fā)明的改性方法操作簡單、高效、經(jīng)濟(jì)，無二次污染源，適合工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用。
文檔編號C12M3/00GK102911387SQ201210441239
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月7日
發(fā)明者魏世成, 趙熒暉, 劉燕, 周彥恒 申請人:北京大學(xué)