專利名稱：培養(yǎng)基體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種培養(yǎng)基體的制備方法，尤其是涉及一種用來培養(yǎng)神經(jīng)細(xì)胞的培養(yǎng)基體的制備方法。
背景技術(shù)：
神經(jīng)系統(tǒng)主要是由神經(jīng)細(xì)胞(neurons)以及神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞(neuron glialcells)構(gòu)成的一復(fù)雜且特異的生物信息傳遞網(wǎng)絡(luò)，用以與其它組織或器官建立連結(jié)以進(jìn)行功能協(xié)調(diào)。神經(jīng)系統(tǒng)是由神經(jīng)細(xì)胞來執(zhí)行接收刺激、通過傳導(dǎo)并輸出神經(jīng)遞質(zhì)(neurontransmitter)以進(jìn)行組織或器官間的信息溝通，而神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞則執(zhí)行神經(jīng)細(xì)胞物理性支持、營養(yǎng)提供以及調(diào)節(jié)溝通信息速度等功能。每一神經(jīng)細(xì)胞依據(jù)型態(tài)包含胞體(cell body)與神經(jīng)突起(neurite)兩部分,神經(jīng)突起自胞體延伸并朝向其它神經(jīng)細(xì)胞或是其它細(xì)胞 (例如肌肉細(xì)胞)生長，其中神經(jīng)突起又分為軸突(axon)與樹突(dendrite)兩種。一般來說,刺激由樹突接收并將沖動傳向胞體,沖動經(jīng)過軸突傳導(dǎo)至軸突末端,并釋放傳導(dǎo)物質(zhì)給其它細(xì)胞。由于神經(jīng)系統(tǒng)在生物體內(nèi)起著協(xié)調(diào)各組織與器官的作用，因此，研究神經(jīng)細(xì)胞的培養(yǎng)、生長等狀況的重要性不言可喻。目前，因神經(jīng)系統(tǒng)中的突起受損而導(dǎo)致的神經(jīng)缺損是臨床常見的致殘性疾病，那么研究神經(jīng)細(xì)胞的突起的定向生長對治療神經(jīng)缺損等神經(jīng)疾病有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，確有必要提供一種能夠使得神經(jīng)細(xì)胞定向生長的培養(yǎng)基體的制備方法。—種培養(yǎng)基體的制備方法，該培養(yǎng)基體用于培養(yǎng)神經(jīng)細(xì)胞，其包括提供一碳納米管結(jié)構(gòu)前驅(qū)體，該碳納米管結(jié)構(gòu)前驅(qū)體包括至少一碳納米管拉膜，每一碳納米管拉膜包括多個(gè)碳納米管，該多個(gè)碳納米管通過范德華力首尾相連且基本沿同一方向排列；使所述碳納米管結(jié)構(gòu)前驅(qū)體形成具有多個(gè)間隔設(shè)置的碳納米管線的碳納米管結(jié)構(gòu)，且相鄰的碳納米管線之間的間距大于等于待培養(yǎng)的神經(jīng)細(xì)胞的神經(jīng)突起的直徑；以及將所述碳納米管結(jié)構(gòu)固定在一載體上?！N培養(yǎng)基體的制備方法，該培養(yǎng)基體用于培養(yǎng)神經(jīng)細(xì)胞，其包括提供一碳納米管結(jié)構(gòu)，該碳納米管結(jié)構(gòu)包括多個(gè)碳納米管線，該多個(gè)碳納米管線之間間隔設(shè)置且相鄰的碳納米管線之間的間距大于等于待培養(yǎng)的神經(jīng)細(xì)胞的神經(jīng)突起的直徑；以及采用有機(jī)溶劑處理所述碳納米管結(jié)構(gòu)，使得該碳納米管結(jié)構(gòu)固定在一載體上。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，由本發(fā)明提供的培養(yǎng)基體的制備方法制備的培養(yǎng)基體包括所述碳納米管結(jié)構(gòu)，該碳納米管結(jié)構(gòu)包括多個(gè)間隔設(shè)置的碳納米管線，該碳納米管線可以引導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞的神經(jīng)突起的生長方向，因此，由本發(fā)明提供的培養(yǎng)基體的制備方法制備的培養(yǎng)基體可以使得所述神經(jīng)細(xì)胞的神經(jīng)突起定向生長。


圖I為本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的培養(yǎng)基體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例采用的一個(gè)碳納米管膜的掃描電鏡照片。圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例采用的多個(gè)層疊的碳納米管膜的掃描電鏡照片。圖4為使用本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的培養(yǎng)基體培養(yǎng)的神經(jīng)細(xì)胞經(jīng)過染色之后的掃描電鏡照片。
圖5為本發(fā)明第一實(shí)施提供的培養(yǎng)基體的制備流程圖。圖6為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的培養(yǎng)基體的制備方法中采用的一碳納米管拉膜的掃描電鏡照片。圖7為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的培養(yǎng)基體的制備方法中采用的多個(gè)層疊的碳納米管拉膜的掃描電鏡照片。圖8為使用本發(fā)明第一實(shí)施提供的培養(yǎng)基體培養(yǎng)神經(jīng)細(xì)胞的制備流程圖。圖9為本發(fā)明第二實(shí)施例所提供的培養(yǎng)基體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為使用本發(fā)明第二實(shí)施例所提供的培養(yǎng)基體培養(yǎng)的神經(jīng)細(xì)胞經(jīng)過染色之后的掃描電鏡照片。圖11為本發(fā)明第三實(shí)施例所提供的培養(yǎng)基體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖12為本發(fā)明實(shí)施例提供的使用所述培養(yǎng)基體的神經(jīng)移植體的結(jié)構(gòu)示意圖。主要元件符號說明
培養(yǎng)基體 |10 ；20 ；30 ；110 ~
￥經(jīng)移植體 ■ 100
麗載體 ΤΓ4—
歲納米管結(jié)構(gòu) 12 ；22 ；
載體_14 ；34 ；_
碳納米管膜 120_
面雨米管線 3—
申經(jīng)網(wǎng)絡(luò) —130冧經(jīng)細(xì)胞 ■ 132聽突起 134
Wll136
如下具體實(shí)施方式
將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
具體實(shí)施例方式請參閱圖1，本發(fā)明第一實(shí)施例提供一培養(yǎng)基體10。該培養(yǎng)基體10用于培養(yǎng)神經(jīng)細(xì)胞，其包括一碳納米管結(jié)構(gòu)12及一載體14。所述碳納米管結(jié)構(gòu)12設(shè)置于該載體14的表面，并通過范德華力緊密結(jié)合在一起。所述碳納米管結(jié)構(gòu)12包括多個(gè)擇優(yōu)取向排列的碳納米管或者由多個(gè)擇優(yōu)取向排列的碳納米管組成。在使用所述培養(yǎng)基體10用來培養(yǎng)神經(jīng)細(xì)胞的過程中，該碳納米管結(jié)構(gòu)12的表面會被極性化形成極性化表面，該碳納米管結(jié)構(gòu)12的極性化表面具有與待培養(yǎng)的神經(jīng)細(xì)胞相匹配的電荷極性。進(jìn)一步，該碳納米管結(jié)構(gòu)12極性化表面中的擇優(yōu)取向排列的碳納米管被極化，使得該碳納米管結(jié)構(gòu)12極性化表面中的碳納米管具有與待培養(yǎng)的神經(jīng)細(xì)胞相匹配的電荷極性。優(yōu)選地，所述碳納米管結(jié)構(gòu)12中多個(gè)碳納米管之間通過范德華力連接，形成一自支撐結(jié)構(gòu)。所謂“自支撐”即該碳納米管結(jié)構(gòu)12不需要大面積的載體支撐，而只要相對兩邊提供支撐力即能整體上懸空而保持自身特定的形狀，即將該碳納米結(jié)構(gòu)12置于(或固定于)間隔設(shè)置的兩個(gè)支撐物上時(shí)，位于兩個(gè)支撐物之間的碳納米管結(jié)構(gòu)12能夠懸空保持自身特定的形狀。進(jìn)一步，該碳納米管結(jié)構(gòu)12包括多個(gè)碳納米管線123，該多個(gè)碳納米管線123間隔或交叉設(shè)置且形成一圖案，使得該碳納米管結(jié)構(gòu)12圖案化。每個(gè)碳納米管線123的直徑大約為I微米 10微米。相鄰的兩個(gè)碳納米管線123之間的間距大于等于神經(jīng)細(xì)胞的神經(jīng)突起的直徑，優(yōu)選地，該間距大于等于20微米，且小于等于100微米。當(dāng)所述碳納米管結(jié)構(gòu)12包括多個(gè)交叉設(shè)置的碳納米管線123時(shí)，該多個(gè)碳納米管線123相互交叉形成多個(gè)孔，每個(gè)孔的有效直徑大于等于神經(jīng)突起的直徑；優(yōu)選地，每個(gè)孔的有效 直徑大于等于20微米，且小于等于100微米。當(dāng)相鄰的碳納米管線123之間的間距或每個(gè)孔的有效直徑大于等于待培養(yǎng)的神經(jīng)細(xì)胞的直徑時(shí)，在所述培養(yǎng)基體10上種植神經(jīng)細(xì)胞時(shí)，神經(jīng)細(xì)胞吸附在所述載體14的表面。該碳納米管線123主要用于引導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞的神經(jīng)突起的生長方向，即，神經(jīng)細(xì)胞的神經(jīng)突起可以沿著碳納米管線123的軸向生長。因此，通過控制所述碳納米管結(jié)構(gòu)12中的碳納米管線的排列方式及相鄰碳納米管線之間的間距或每個(gè)孔的有效直徑等方式，使該碳納米管結(jié)構(gòu)12中的碳納米管線形成一圖案。該圖案化的碳納米管結(jié)構(gòu)12可以控制神經(jīng)細(xì)胞的神經(jīng)突起的生長方向，從而實(shí)現(xiàn)神經(jīng)細(xì)胞的定向生長。所述碳納米管線123包括多個(gè)擇優(yōu)取向排列的碳納米管。具體地，該碳納米管線123包括多個(gè)通過范德華力首尾相連且基本沿同一方向排列的碳納米管；該碳納米管線123也可以包括多個(gè)通過范德華力首尾相連且沿著該碳納米管線123的軸向螺旋延伸的碳納米管。優(yōu)選地，所述碳納米管結(jié)構(gòu)12可以為一膜狀的自支撐結(jié)構(gòu)，該碳納米管結(jié)構(gòu)12包括至少一個(gè)碳納米管膜。請參閱圖2，每個(gè)碳納米管膜包括多個(gè)并排且間隔設(shè)置的碳納米管線，相鄰的碳納米管線之間包括至少一個(gè)碳納米管，該至少一個(gè)碳納米管通過范德華力緊密連接該相鄰的碳納米管線。所述碳納米管線在所述碳納米管膜中基本沿同一方向排列。相鄰的碳納米管線之間搭接的至少一個(gè)碳納米管使得所述多個(gè)碳納米管線形成所述碳納米管膜。其中，當(dāng)相鄰的碳納米管線之間搭接多個(gè)碳納米管時(shí)，該多個(gè)碳納米管可以通過范德華力首尾相連。所述碳納米管線由多個(gè)碳納米管構(gòu)成，該多個(gè)碳納米管沿碳納米管線的軸向通過范德華力首尾相連。請參閱圖3，當(dāng)所述碳納米管結(jié)構(gòu)12包括多個(gè)層疊設(shè)置的上述碳納米管膜時(shí)，相鄰的碳納米管膜通過范德華力緊密相互結(jié)合，且相鄰的碳納米管膜中的碳納米管線的軸向交叉設(shè)置形成大于等于O度，且小于等于90度的夾角。由于所述碳納米管結(jié)構(gòu)由碳納米管組成且碳納米管之間通過范德華力連接，因此所述碳納米管結(jié)構(gòu)具有彈性佳、延展性良好及質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)，便于裁剪和拉伸。另外，碳納米管具有較好的導(dǎo)電導(dǎo)熱及發(fā)聲特性，所以所述碳納米管結(jié)構(gòu)也具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱及發(fā)聲特性。神經(jīng)細(xì)胞的生長會受到電、熱及發(fā)聲的影響，因此，在包含有所述碳納米管結(jié)構(gòu)12的所述培養(yǎng)基體10上培養(yǎng)定向生長的神經(jīng)細(xì)胞，有利于研究熱、電以及發(fā)聲對神經(jīng)細(xì)胞的影響。所述載體14主要用于放置或支撐所述碳納米管結(jié)構(gòu)12和待培養(yǎng)的神經(jīng)細(xì)胞。該載體14的具體形狀、材料和厚度可以根據(jù)需要確定。所述載體14可以為平面結(jié)構(gòu)，也可以為曲面結(jié)構(gòu)，如，長方形的片狀結(jié)構(gòu)，弧形結(jié)構(gòu)，折面結(jié)構(gòu)等。所述載體14可以為能與生物體兼容的生物載體，該生物載體的材料可以為生物降解材料、硅膠或碳納米管片材等。其中，所述生物降解材料可以為熱塑性淀粉塑料、脂肪族聚酯、聚乳酸、淀粉聚乙烯醇。所述無生物毒性的材料可以為硅膠。所述碳納米管片材是指由碳納米管組成，具有自支撐功能和一定強(qiáng)度的碳納米管膜或碳納米管編織物。所述載體14也可以為不能與生物體兼容的非生物載體，該非生物載體的處理可以為塑料，如聚苯乙烯。優(yōu)選地，所述載體14為塑料培養(yǎng)皿、塑料表面皿或塑料面狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)所述載體14為塑料培養(yǎng)皿或塑料表面皿時(shí)，所述培養(yǎng)基體10可以比較方便的存儲；而且可以直接采用該培養(yǎng)基體10進(jìn)行培養(yǎng)細(xì)胞，而無需另外的器皿放置該培養(yǎng)基體10。當(dāng)所述載體14生物載體時(shí)，該培養(yǎng)基體10可以直接植入生物體中，使生物體受損部位兩端或邊緣的神經(jīng)細(xì)胞自我生長，重新建立聯(lián)系，完成受損部位的修復(fù)。該載體14的表面的面積及形狀可大致與所述碳納米管結(jié)構(gòu)12的面積及形狀大致相當(dāng)。其中，當(dāng)該載體14為具有柔性的材料時(shí)，如硅膠，碳納米管材料，所述培養(yǎng)基體也具有柔性?？梢岳斫?，當(dāng)所述碳納米管結(jié)構(gòu)12的厚度較薄時(shí)，該碳納米管結(jié)構(gòu)12具有較小機(jī)械強(qiáng)度及具有較大的比表面積，因此，該碳納米管結(jié)構(gòu)12容易受外力產(chǎn)生破損或容易粘附在其他物體上。將該碳 納米管結(jié)構(gòu)12設(shè)置在所述載體14表面，可以使該碳納米管結(jié)構(gòu)12更難受外力作用而產(chǎn)生破損，同時(shí)便于移動及防止該碳納米管結(jié)構(gòu)12粘附在親水性物體上。本實(shí)施例中，所述培養(yǎng)基體10是由塑料圓片載體14和碳納米管結(jié)構(gòu)12組成，該碳納米管結(jié)構(gòu)12為單層碳納米管膜，且該碳納米管膜包括多個(gè)基本沿同一方向延伸的碳納米管線123，該多個(gè)碳納米管線123基本平行且間隔設(shè)置，相鄰的碳納米管線123之間搭接至少一個(gè)碳納米管。相鄰的碳納米管線123之間的間距大于等于30微米，且小于等于60微米。每個(gè)碳納米管線123包括多個(gè)碳納米管，且該多個(gè)碳納米管通過范德華力首尾相連且基本沿同一方向排列。當(dāng)在該培養(yǎng)基體10的表面培養(yǎng)神經(jīng)細(xì)胞時(shí)，神經(jīng)細(xì)胞被吸附在所述塑料圓片載體14的表面，所述神經(jīng)細(xì)胞分化出的神經(jīng)突起在所述碳納米管線123的引導(dǎo)下，基本沿著該碳納米管線123的軸向延伸方向呈直線型生長。因此，利用該培養(yǎng)基體10可以使得神經(jīng)細(xì)胞的神經(jīng)突起定向生長，如圖4所示。請參閱圖5，當(dāng)所述碳納米管結(jié)構(gòu)12中的碳納米管線間隔設(shè)置時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例提供一種制備上述培養(yǎng)基體10的方法，其包括
S110，提供一碳納米管結(jié)構(gòu)前驅(qū)體，該碳納米管結(jié)構(gòu)前驅(qū)體包括至少一碳納米管拉膜，每個(gè)碳納米管拉膜包括多個(gè)通過范德華力首尾相連且基本沿同一方向排列的碳納米管；S120，使所述碳納米管結(jié)構(gòu)前驅(qū)體形成具有多個(gè)間隔設(shè)置的碳納米管線的所述碳納米管結(jié)構(gòu)12;以及
S130，將所述碳納米管結(jié)構(gòu)12固定在一載體14上。在所述步驟SllO中，所述碳納米管拉膜是由若干碳納米管組成的自支撐結(jié)構(gòu)。請參閱圖6，所述碳納米管拉膜中大多數(shù)碳納米管的軸向基本沿同一方向延伸。而且，所述大多數(shù)碳納米管的整體延伸方向基本平行于碳納米管拉膜的表面。進(jìn)一步地，所述碳納米管拉膜包括多個(gè)相互平行的碳納米管及通過范德華力首尾相連的碳納米管。具體地，所述碳納米管拉膜中基本朝同一方向延伸的大多數(shù)碳納米管中每一碳納米管與在延伸方向上相鄰的碳納米管通過范德華力首尾相連。當(dāng)然，所述碳納米管拉膜中存在少數(shù)偏離該延伸方向的碳納米管，這些碳納米管不會對碳納米管拉膜中大多數(shù)碳納米管的整體取向排列構(gòu)成明顯影響。所述自支撐主要通過碳納米管拉膜中存在連續(xù)的通過范德華力首尾相連延伸排列的碳納米管而實(shí)現(xiàn)。具體地，所述碳納米管拉膜中基本朝同一方向延伸的多數(shù)碳納米管，并非絕對的直線狀，可以適當(dāng)?shù)膹澢换蛘卟⒎峭耆凑昭由旆较蛏吓帕?，可以適當(dāng)?shù)钠x延伸方向。因此，不能排除碳納米管拉膜的基本朝同一方向延伸的多數(shù)碳納米管中并列的碳納米管之間可能存在部分接觸。當(dāng)該碳納米管結(jié)構(gòu)包括多個(gè)碳納米管拉膜時(shí)，所述多個(gè)碳納米管拉膜層疊設(shè)置形成一層狀結(jié)構(gòu)。該層狀結(jié)構(gòu)的厚度不限。請參閱圖7，該多個(gè)碳納米管拉膜中的相鄰的碳納米管拉膜通過范德華力結(jié)合。該層狀結(jié)構(gòu)中相鄰的碳納米管拉膜中的碳納米管之間具有一交叉角度α，且該α大于O度且小于等于90度。當(dāng)相鄰的碳納米管拉膜中的碳納米管之間具有一交叉角度α?xí)r，所述多個(gè)碳納米管拉膜中的碳納米管相互交織形成一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使所述碳納米管結(jié)構(gòu)的機(jī)械性能增加。如，所述碳納米管結(jié)構(gòu)包括多層層疊設(shè)置的碳納米管拉膜，且相鄰的碳納米管膜中的碳納米管之間的交叉角度α大致等于90度，S卩，相鄰碳 納米管拉膜中的碳納米管的延伸方向大致垂直。所述碳納米管拉膜的結(jié)構(gòu)及其制備方法請參見2010年5月26日公開的，
發(fā)明者馮辰, 范立, 趙文美 申請人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司