构建在电控制下可逆控制细胞粘附的智能表面以及通过电压可逆控制细胞粘附的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于动态控制细胞在表面粘附的生物技术领域，涉及一种构建在电控制下 可逆控制细胞粘附的智能表面以及通过电压可逆控制细胞粘附的方法，具体涉及一种可逆 控制细胞粘附的智能表面的构建方法以及可逆的控制细胞在该智能表面即金、银、铂、铜电 极表面的自组装单分子膜上粘附的方法，该方法是通过在金、银、铂、铜电极表面施加不同 的电压实现的。
【背景技术】
[0002] "智能"表面是能够对外界光、电、温度等变化进行响应的功能化表面，在传感器、 仿生器件、光电检测和药物释放等领域有广泛的应用前景。细胞粘附是一种很重要的生命 过程，很多疾病都与细胞粘附有着密切的关系。在表面上动态的研宄细胞粘附一直是生物 学研宄中的一个重要方向，因此构建能够随外界条件的改变而改变其粘附性质的智能表面 同样非常重要。
[0003] 目前，能够控制细胞粘附的智能表面的种类主要有光响应、热响应、电化学响应、 酸度响应和电荷响应这几种类型。
[0004] 以往的电荷响应的智能表面有的工作采用将带有电荷的基团接到烷基链末端，通 过控制带电荷基团的远离或靠近电极表面，来控制烷基链是亲水的带电荷部位裸露还是疏 水的烷基链裸露，从而控制细菌的粘附和脱附。有的工作将带电荷的基团接到PEG分子的 末端，此PEG分子与R⑶肽混合自组装在电极表面，通过控制PEG分子的直立或弯曲来控制 RGD肽的裸露或隐藏，从而控制细胞的粘附和脱附。其他的电荷响应的表面研宄了荧光分子 或蛋白的吸附或脱附。
[0005] 但是，在此之前的工作均未通过电荷响应的智能表面研宄过RGD肽的构象改变对 细胞粘附行为的影响。
【发明内容】
[0006] 针对已有技术的问题，本发明构建了一种可对电荷进行响应的可逆控制细胞粘附 的智能表面，将带电荷基团连接到RGD肽的末端，通过带电基团在不同电压下远离或靠近 电极表面，使RGD肽的构象发生变化，从而导致该智能表面对细胞的粘附力的改变。在该方 法中，可逆的控制细胞粘附是通过对智能表面施加不同的电位实现的，本发明为研宄细胞 粘附相关工作提供了一种可靠的方法，填补了已有技术的空白。
[0007] 为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：
[0008] -种构建在电控制下可逆控制细胞粘附的智能表面的方法，将金片、银片、铂片或 铜片浸泡在末端连接有带电荷基团的RGD肽和一端端基为可与金、银、铂或铜自组装的基 团的聚乙二醇的混合溶液中，在惰性气氛中通过自组装，得到组装好的金片、银片、铂片或 铜片，电控制下可逆控制细胞粘附的智能表面构建完成。
[0009] 在本发明中，精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸肽即为RGD肽。
[0010] 在本发明中，金、银、铜或者铂表面混合自组装一层单分子膜，RGD肽末端有一个带 电荷基团。
[0011] 当带电荷基团为带正电荷基团时，当在金、银、铜或者铂表面施加+0. 2V~+0. 4V的电压时，RGD肽处于直链状，此时对细胞的粘附力较小，而当在金、银、铜或者铂表面施 加-0. 2V~-0. 4V的电压时，RGD肽处于环状，对细胞的粘附力较大。此过程是可逆的，可 以通过施加的电压不同调节金、银、铜或者铂表面对细胞的粘附。
[0012] 当带电荷基团为带负电荷基团时，当在金、银、铜或者铂表面施加-0. 2V~-0. 4V的电压时，RGD肽处于直链状，此时对细胞的粘附力较小，而当在金、银、铜或者铂表面施加 +0. 2V~+0. 4V的电压时，RGD肽处于环状，对细胞的粘附力较大。此过程是可逆的，可以通 过施加的电压不同调节金、银、铜或者铂表面对细胞的粘附。
[0013] 可与金、银、铂或铜自组装的基团为巯基、氨基或羧基。
[0014] 当金属片为金片，端基为巯基时，即通过金-硫键自组装，实现智能表面的构建。
[0015] 优选地，所述金片、银片、铂片或铜片均独立地经过如下预处理过程：将金片、银 片、铂片或铜片润洗，除去表面的灰尘和有机物，然后吹干。所述润洗可以用二次水和乙醇 润洗3次。所述吹干可以用惰性气体如氩气吹干。
[0016]S卩，所述预处理过程如下：
[0017] 所述金片经过如下预处理过程：将金片润洗，除去表面的灰尘和有机物，然后吹 干。
[0018] 所述银片经过如下预处理过程：将银片润洗，除去表面的灰尘和有机物，然后吹 干。
[0019] 所述铂片经过如下预处理过程：将铂片润洗，除去表面的灰尘和有机物，然后吹 干。
[0020] 所述铜片经过如下预处理过程：将铜片润洗，除去表面的灰尘和有机物，然后吹 干。
[0021] 优选地，所述金片、银片、铂片或铜片均独立地由如下方法制备得到：首先在玻璃 片上蒸镀铬，然后再蒸镀金、银、铂或铜。
[0022] 优选地，所述金、银、铂或铜的厚度独立地为100nm。
[0023] 蒸镀铬是为了使金、银、铂或铜在玻璃片上的结合更牢固，厚度没有限制，薄薄一 层即可，优选5nm。金、银、钼或铜的厚度最好大于等于100nm，因为太薄会导致表面有缺陷， 不致密，本发明选择该厚度是为了在满足实验要求的前提下尽量节约材料成本）。
[0024] 示例性的所述金片由如下方法制备得到：首先在玻璃片上蒸镀铬，然后再蒸镀金， 所述金的厚度为l〇〇nm。
[0025] 示例性的所述银片由如下方法制备得到：首先在玻璃片上蒸镀铬，然后再蒸镀银， 所述银的厚度为l〇〇nm。
[0026] 示例性的所述铂片由如下方法制备得到：首先在玻璃片上蒸镀铬，然后再蒸镀铂， 所述钼的厚度为l〇〇nm。
[0027] 示例性的所述铜片由如下方法制备得到：首先在玻璃片上蒸镀铬，然后再蒸镀铜， 所述铜的厚度为l〇〇nm。
[0028] 优选地，所述带正电荷基团为季铵盐基团，该基团较易合成，因此作为本发明的优 选技术方案。优选地，所述带负电荷基团为羧酸或磺酸基。
[0029] 优选地，所述精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（RGD)肽具有如下结构：
【主权项】
1. 一种构建在电控制下可逆控制细胞粘附的智能表面的方法，将金片、银片、铂片或铜 片浸泡在末端连接有带电荷基团的RGD肽和一端端基为可与金、银、铂或铜自组装的基团 的聚乙二醇的混合溶液中，在惰性气氛中通过自组装，得到组装好的金片、银片、铂片或铜 片，电控制下可逆控制细胞粘附的智能表面构建完成。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，可与金、银、钼或铜自组装的基团为巯基、氨 基或羧基； 优选地，所述带电荷基团为带正电荷基团或带负电荷基团； 所述金片、银片、铂片或铜片均独立地经过如下预处理过程：将金片、银片、铂片或铜片 润洗，除去表面的灰尘和有机物，然后吹干； 优选地，所述金片、银片、铂片或铜片均独立地由如下方法制备得到：首先在玻璃片上 蒸镀络，然后再蒸镀金、银、铂或铜； 优选地，所述金、银、铜或铂的厚度独立地为lOOnm。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述带正电荷基团为季铵盐基团； 优选地，所述带负电荷基团为羧酸或磺酸基。
4. 如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述RGD肽具有如下结构：
5. 如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，所述聚乙二醇具有如下结构：
6. 如权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，R⑶肽占R⑶肽和聚乙二醇的摩尔百 分比为0.01~1%，优选〇? 1%。
7. 如权利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，所述惰性气氛为氦气、氖气或氩气； 优选地，所述自组装的时间为0. 5~7天，优选48h; 优选地，待自组装完成后，将金片取出，洗涤，以除去金片表面物理吸附的分子，然后吹 干，得到组装好的金片，电控制下可逆控制细胞粘附的智能表面构建完成。
8. -种通过电压可逆控制细胞粘附的方法，将采用如权利要求1-7之一所述的方法组 装好的金片、银片、铂片或铜片和细胞置于培养皿中，通过施加电压的改变，实现金、银、铂 或铜表面RGD肽分子构象的改变，从而实现对细胞的粘附力的改变，实现可逆控制细胞粘 附。
9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，施加电压为+0. 2V~+0. 4V，优选+0. 3V。
10. 如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，施加电压为-0. 2V~-0. 4V，优 选-0? 3V〇
【专利摘要】本发明提供了一种构建在电控制下可逆控制细胞粘附的智能表面以及通过电压可逆控制细胞粘附的方法。所述构建方法为：将金片、银片、铂片或铜片浸泡在末端连接有带电荷基团的RGD肽和一端端基为可与金、银、铂或铜自组装的基团的聚乙二醇的混合溶液中，在惰性气氛中通过自组装，得到组装好的金属片，电控制下可逆控制细胞粘附的智能表面构建完成。本发明利用相同电荷之间互相排斥和相反电荷互相吸引的原理，在非特异性粘附细胞的RGD肽的末端增加一个带电荷的基团使其与抗细胞粘附的聚乙二醇以一定比例混合，在金、银、铂或铜表面形成自组装单分子膜，实现电控制下可逆控制细胞粘附的智能表面的构建，可用于通过电压可逆控制细胞粘附。
【IPC分类】C12N5-09, C12N5-071, C23C26-00
【公开号】CN104711570
【申请号】CN201510063716
【发明人】蒋兴宇, 李君 , 雷祎凤, 郑文富
【申请人】国家纳米科学中心
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年2月6日