创新点：北京化工大学甘志华教授、蒋妮副教授以生物可降解高分子材料聚己内酯为原料，制备多种具有微纳图案结构的生物支架，用以调控细胞增殖、粘附、分布、形态发生和细胞排列取向。

关键词：Biodegradable Materials，微纳米图案，细胞行为，北京化工大学

组织工程的目的是开发合适的、具备生物功能的组织，用以再生和修复受损或病变的组织。目前，用于移植的骨替代物市场需求巨大。为了克服直接从病人或相容的捐赠者获得骨组织替代物的局限性，生物仿生支架的制造和开发受到越来越多的关注和研究。

多层次结构支架的制备技术对可植入生物材料的结构、机械性能和生物响应至关重要。直接写入的制备方法是典型的自上而下成型技术，包括聚焦离子束、蘸笔光刻和电子束刻蚀，这些方法需要在理想的光刻条件下制备聚合物图案结构。然而，这些技术只能顺序形成单个纳米尺度的结构，导致制备成本高，规模有限。另一种技术是自下而上的制备方法，比如自组装，但是这种方法并不适合图案化定制结构的制备。因此，高效的微纳图案化生物支架定制技术可以很好的弥补现有制备方法的缺陷。

北京化工大学甘志华教授、蒋妮副教授课题组采用双模板制备方法，通过一步法制备了具备多种微纳结构的聚(ε-己内酯)（PCL）支架。该制备方法简单、高效，操作过程没有溶剂引入，而且具备良好的可控性，在不改变材料表面化学性质的基础上，可以定制多种图案化结构。

具有多层次微纳图案化结构的PCL支架对人骨肉瘤细胞（MG-63) 行为影响的研究结果显示，细胞在两种不同层次的图案化结构 Microisland 和 pNW 表面的行为表现不同。在细胞孵育初始段，与 Microisland 基底相比，细胞在 pNW 基底的增殖更快，主要聚集在岛上纳米线区域。另外，岛间距和岛尺寸也会影响细胞增殖，细胞在岛间距或岛尺寸小的基底增殖速度更快。与岛尺寸相比，岛间距变化对细胞增殖的影响更加明显。从形态发生过程来看，细胞在Microisland 基底上呈现比较伸展的状态，片状伪足边缘光滑；而 pNW 基底为细胞黏附提供了更多位点，细胞逐渐由多膜泡收缩形态变为多丝状伪足形态，伪足牢固的锚定在纳米线中，最终嵌入纳米线内。与六边形各向异性的结构相比，各向同性的条形结构可以促进细胞的排列。在条形基底上，细胞会沿着基底沟槽的方向生长，伸展长度不会受到限制；但在六边形 pNW 基底上，由于纳米线对细胞的锚定作用以及细胞没有排列生长，细胞的伸展长度依赖于岛尺寸的大小。这种调控细胞行为的生物可降解支架为组织工程中材料与细胞之间相互作用的研究提供了理想基质。

论文信息：

Poly(ε-Caprolactone) Substrates with Micro/Nanohierarchical Patterned Structures for Cell Culture.

Yuan Zhang, Ni Jiang, Zhihua Gan

Macromolecular Bioscience

DOI: 10.1002/mabi.202200300