Fabrication of thermo-responsive PCL film surfaces

在生物医学领域，材料的表面功能化一直是一个研究热点。本文的工作聚焦于利用表面引发的原子转移自由基聚合（ATRP）方法，对聚己酸内酯（PCL）膜表面进行热响应性修饰，特别是通过接枝明胶来改善细胞粘附和智能回收基因转染细胞的能力。PCL是一种因降解性慢、生物相容性好、机械强度和热塑性特优而广泛应用于生物材料和生物医学领域的聚合物。然而，基于PCL的支架表面在与细胞互动方面存在不足，因此，改善细胞粘附和生长成为改进PCL基支架材料的重要方向之一。 原子转移自由基聚合（ATRP）是一种近年来发展起来的“受控”的自由基聚合方法。它允许在各种类型的基材表面制备出结构定义良好的聚合物刷，从而提供大量功能性分子的结合位点。例如，聚（甲基丙烯酸缩水甘油酯）（PGMA）或聚（甲基丙烯酸）刷可以用来耦合胶原蛋白、RGDS（Arg-Gly-Asp-Ser）序列或明胶，以改善PCL或聚乳酸（PLA）膜表面的细胞粘附性。 聚（N-异丙基丙烯酰胺）（P(NIPAAm)）是一种众所周知的热响应性聚合物，其在水性介质中的最低临界溶液温度（LCST）大约为32℃。这种温度敏感的特性使其在制备刺激响应型细胞培养表面时广泛应用。在本文的研究中，首先通过PCL表面引发的ATRP方法接枝了N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）和甲基丙烯酸钠盐（MAAS），形成PCL-g-P(NIPAAm-co-MAAS)表面。该表面的悬挂羧基末端通过碳二亚胺化学方法与明胶耦合，最终制备出具有热响应性的明胶功能化PCL膜表面。 所讨论的方法利用了表面引发ATRP技术，为不同基材上制备出定义良好的聚合物刷提供了一种新途径，从而显著提高了功能性分子的结合位点。在本研究中，通过该技术制备的PCL基表面被用于基因转染应用，表现出良好的细胞粘附特性。此外，通过将明胶接枝到PCL膜表面，设计了一个能够智能地恢复基因转染细胞的系统。 文章详细阐述了热响应PCL膜表面的构筑过程，强调了表面功能化在改善细胞粘附中的作用，并提出了一个通过热响应性聚合物P(NIPAAm)的结合来改善细胞粘附的新型策略。除了改善细胞粘附，这类热响应性表面在未来的生物材料研究中，尤其是智能材料领域，将具有广阔的应用前景。 通过这些研究，我们不仅能够加深对PCL材料表面修饰方法的理解，还能了解如何通过表面改性技术来调控细胞与材料表面之间的相互作用。这对于开发新型的组织工程支架、药物递送系统以及其他需要高度控制细胞行为的生物医学应用具有重要意义。随着对热响应性材料特性的进一步了解和技术的发展，预计这类材料将在未来的生物医学领域扮演更加关键的角色。