利用二氧化钛纳米管制备“细胞指挥官”

利用阳极氧化法制备出的高度有序且垂直排列的二氧化钛纳米管阵列一直以来备受人们瞩目,究其原因主要归功于该种材料的优异性能。例如,突出的生物相容性与可促进细胞生长的作用,优异的光学与电学特性,尺寸可调的纳米管状结构。通过调整阳极氧化的参数,TiO2纳米管阵列可具备不同的直径与长度 。同样地,它的形貌也是多种多样的。例如多层纳米管、竹状纳米管,纳米带和枝状管。

这些纳米管可以应用于生物组织工程、骨科移植、染料敏化太阳能电池和光催化等领域之中。更为重要地,该种材料可有效地调控并指挥特定的细胞活动。具有此类性质的生物材料通常被称之为“细胞指挥材料”,程序化的纳米生物材料可将指令传输到活体细胞中,以此达到控制细胞命运的效果。但是,较少有研究人员报道梯度TiO2纳米管阵列 。此外, 系统研究梯度TiO2纳米管阵列制备的研究论文也为数不多。

在一项中美联合研究项目中,来自上海交通大学与加州大学圣地亚哥分校的科学家阐述了一种新型的基于阳极氧化法制备梯度TiO2纳米管的方法。在该方法中,阳极氧化的电压被逐步升高。与此同时,在阳极氧化过程中钛膜逐步地浸入至氢氟酸溶液中。

这项研究中获得的梯度结构具有潜在的应用价值,不仅可以作为细胞调制材料来引导细胞的运动和培养,还可以成为新型药物输运载体,此外它还可以成为尺寸调控的生物传感器或其他种类的传感器。研究人员认为该方法具有较好的通用性,例如制备梯度结构的阳极氧化铝模板,其将具备梯度纳米孔和制备梯度直径/高度的电镀纳米线阵列。

在未来的研究工作中,科学家们将深入研究细胞在梯度TiO2纳米管阵列上的黏附性。这项工作可以为我们阐述细胞在纳米结构表面的尺寸选择性等相关机理,并推动生物材料技术朝着细胞生长、黏附和功能化方向前进。

Xu Guangchen About Xu Guangchen

MaterialsViewsChina专栏作者,同时为WILEY出版集团旗下的材料科学类期刊提供作者服务。