一种超双疏不锈钢丝网及其制备工艺和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种超双疏不锈钢丝网及其制备工艺和应用，属于生物医用材料领域。包括：以不锈钢丝网作为工作电极，电沉积得到多孔纳米结构的PEDOT薄膜，化学气相沉积四乙氧基硅烷得到多孔SiO

【技术实现步骤摘要】
一种超双疏不锈钢丝网及其制备工艺和应用
本专利技术涉及一种抗油污粘附、抗生物粘附的超双疏不锈钢丝网及其制备工艺和应用，属于生物医用材料领域。
技术介绍
在体外构建真实的肿瘤模型，研究肿瘤多细胞球体复杂的氧、营养物质以及药物的空间分布特征，为控制肿瘤发育、研发抗癌药物等重要生物医学领域发挥着重要的作用。迄今为止，人们已经发展各种各样的多细胞球体培育方法，如水凝胶静态培养、离心培养以及悬滴培养等，这些培养方法获得了大量的、尺寸可控的多细胞球，但在获得大尺寸的多细胞球体以及同步在线观察研究等方面仍然面临如下技术问题：(1)水凝胶培育多细胞球的方法难以可控多细胞球的形状与尺寸，而且细胞球尺寸较小；而悬浮培育方法细胞球生长会承受剪切应力的响应，不利于多细胞球生长控制；(2)悬滴培育方法应用较为普遍，在倒置的基质表面粘附培养液，依靠水滴的球形曲率辅助细胞聚集、生长，获得细胞球。这种方法可大批量生产，但操作难度大，不利于获得大尺寸多细胞球，也不利于跟踪观察。超双疏表面同时具有超疏水和超疏油特性，对低表面能油类、表面活性剂等化学组分以及生物大分子具有低粘附特性，在培育多细胞球体方面具有潜在发展优势。对比超疏水表面的抗水滴粘附、抗细胞粘附特性，超双疏表面对细胞培养液显示出更强的持久性和稳定性，可用于长时间、苛刻环境的细胞球培育。由于超双疏表面的极低粘附特性，包含细胞的培养液滴在超双疏表面上可以长时间保持自由滚动的球形，从而可实现细胞球的正向培育以及原位观察研究。然而，制备超双疏表面需要具有凹角曲率的多层级结构和低表面能化学组分有机结合才能实现。目前，人们设计的凹角曲率多层级结构工艺复杂，难以控制纳米级的多层级形态，而且制备的超双疏表面机械稳定性差、可复制性差、成本高，无法满足环境条件下的应用需求。
技术实现思路
为解决现有技术制备的超双疏表面机械稳定性差、多层级结构设计工艺复杂、成本高、无法满足大尺寸多细胞球正向培育的要求，本专利技术的第一目的是，提供一种超双疏不锈钢丝网的制备工艺，为生物医学和抗肿瘤药物筛选领域提供新材料和新方法。本专利技术的第二目的是，提供一种抗油污粘附、抗生物粘附的超双疏不锈钢丝网，通过上述制备工艺得到。本专利技术的第三目的是，提供上述超双疏不锈钢丝网在生物抗菌材料或抗肿瘤药物筛选中的应用。为实现上述第一目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种超双疏不锈钢丝网的制备工艺，包括以下步骤：(1)制备电沉积PEDOT模板：以不锈钢丝网作为工作电极，用恒电位法或循环伏安法将聚噻吩衍生物(PEDOT)电沉积到上述不锈钢丝网表面，得到多孔纳米结构的PEDOT薄膜，作为下一步化学气相沉积的第一级模板；(2)在第一级模板上化学气相沉积SiO2涂层：将步骤(1)中所述电沉积PEDOT模板放置在封闭式干燥器中，并在室温下化学气相沉积(CVD)四乙氧基硅烷(TEOS)48h，得到有机-无机杂化薄膜，将其在500℃空气中煅烧2h去除PEDOT模板，得到附着于所述不锈钢丝网的多孔SiO2涂层；(3)以蜡烛烟灰为第二级模板再次化学气相沉积SiO2：燃烧蜡烛，在步骤(2)中所述化学气相沉积SiO2涂层表面均匀沉积一层烟灰，室温下再次化学气相沉积TEOS24h，将所得样品在500℃空气中煅烧2h去除烟尘颗粒模板，得到多孔SiO2气凝胶层；(4)制备超双疏不锈钢丝网：在步骤(3)中所述多孔SiO2气凝胶层表面化学气相沉积1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷(POTS)进行氟化，得到超双疏SiO2气凝胶涂层(SSAS)，即得超双疏不锈钢丝网。本专利技术的一些实施例，步骤(1)中，所述不锈钢丝网的规格为305目、3×6cm2，并经过去除油污和盐酸活化的前处理，具体过程为：先依次用去离子水、无水乙醇和1MNaOH溶液对所述不锈钢丝网进行超声波清洗，再用1M盐酸活化20min，然后用去离子水清洗，在空气中自然干燥。本专利技术的一些实施例，步骤(1)中，在含有3,4-亚乙烯基二氧噻吩(EDOT)与无水高氯酸锂(LiClO4)的HPLC级乙腈(ACN)电解质溶液中，采用三电极电化学体系，以一不锈钢丝网为工作电极、一不锈钢丝网为对电极、银-氯化银电极为参比电极，通过恒电位法或循环伏安法将PEDOT电沉积到一不锈钢丝网表面。本专利技术的一些实施例，步骤(1)中，所述电沉积PEDOT模板的厚度为150-210mC/cm2。本专利技术的一些实施例，步骤(2)中，所述多孔SiO2涂层包裹于所述不锈钢丝网外周，具有类似PEDOT薄膜形貌，含有大级别的圆柱形凹角结构和若干小级别的纳米粗糙结构。为实现上述第二目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种抗油污粘附、抗生物粘附的超双疏不锈钢丝网，通过上述制备工艺得到。本专利技术的一些实施例，所述超双疏不锈钢丝网的接触角CA≥150°，且滚动角SA≤10°。本专利技术的一些实施例，所述超双疏不锈钢丝网表面呈菜花状。为实现上述第三目的，本专利技术采用的技术方案如下：上述超双疏不锈钢丝网在生物抗菌材料或抗肿瘤药物筛选中的应用。本专利技术的一些实施例，所述超双疏不锈钢丝网用于培育多细胞球作为生物抗菌材料或抗肿瘤药物筛选材料。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术采用“从下到上”的制备方法逐层构建多层级结构，具体分三步：(a)采用具有经纬结构的圆柱形不锈钢丝网，可在较大尺度上获得机械稳定的倒角结构，充分减少固-液接触面积；(b)采用电沉积与化学气相沉积相结合，形成机械稳定、多孔的粗糙SiO2涂层；其中，电化学沉积的PEDOT膜具有高度多孔、网络状的纳米结构。化学气相沉积SiO2获得稳定的微纳米级SiO2涂层，与不锈钢丝基底在高温下牢固结合，保证产品使用过程的机械稳定性；(c)采用蜡烛灰作为模板，在微纳米级SiO2涂层表面化学气相沉积SiO2得到结构细小、高空隙率且含有多层级凹角结构的SiO2气凝胶涂层，氟化后得到超疏水-超疏油特性的超双疏不锈钢丝网，其结构表面即使有轻微的机械损坏，仍能保持超双疏特性，且制备工艺简单，原料价格低廉，可大规模生产。(2)本专利技术的超双疏不锈钢丝网既具有PEDOT薄膜的微-纳米多孔结构，又含有丰富的微-纳米凹角结构，对水、油类等低表面能材料显示出高的接触角(CA或θ≥150°)和低的滚动角(SA≤10°)，可同时抗油污粘附和抗生物粘附，即使在恶劣环境中仍能保持极低的粘附特性，且其热稳定性、超双疏性(疏水疏油性)、机械稳定性和抗酸/碱性佳，产品可多次循环利用(3-5次以上)。(3)本专利技术的超双疏不锈钢丝网可用于正向培育多细胞球体，由于培养液与超双疏基底极低的粘附性，使得其细胞悬浮液在培养过程中始终保持准球形，且可自由移动。该超双疏不锈钢丝网改变传统多细胞球培育方式，可实现大尺寸组织培育、细胞球合并培育、药物筛选、在线直接观察多细胞球生长过程等，在生物抗菌材料和抗肿瘤药物筛选等生物医学领域具有广阔的市场前景。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超双疏不锈钢丝网的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)制备电沉积PEDOT模板：以不锈钢丝网作为工作电极，用恒电位法或循环伏安法将聚噻吩衍生物(PEDOT)电沉积到上述不锈钢丝网表面，得到多孔纳米结构的PEDOT薄膜，作为下一步化学气相沉积的第一级模板；/n(2)在第一级模板上化学气相沉积SiO

【技术特征摘要】
1.一种超双疏不锈钢丝网的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备电沉积PEDOT模板：以不锈钢丝网作为工作电极，用恒电位法或循环伏安法将聚噻吩衍生物(PEDOT)电沉积到上述不锈钢丝网表面，得到多孔纳米结构的PEDOT薄膜，作为下一步化学气相沉积的第一级模板；
(2)在第一级模板上化学气相沉积SiO2涂层：将步骤(1)中所述电沉积PEDOT模板放置在封闭式干燥器中，并在室温下化学气相沉积(CVD)四乙氧基硅烷(TEOS)48h，得到有机-无机杂化薄膜，将其在500℃空气中煅烧2h去除PEDOT模板，得到附着于所述不锈钢丝网的多孔SiO2涂层；
(3)以蜡烛烟灰作为第二级模板再次化学气相沉积SiO2：燃烧蜡烛，在步骤(2)中所述化学气相沉积SiO2涂层表面均匀沉积一层烟灰，室温下再次化学气相沉积TEOS24h，将所得样品在500℃空气中煅烧2h去除烟尘颗粒模板，得到多孔SiO2气凝胶层；
(4)制备超双疏不锈钢丝网：在步骤(3)中所述多孔SiO2气凝胶层表面化学气相沉积1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷(POTS)进行氟化，得到超双疏SiO2气凝胶涂层(SSAS)，即得超双疏不锈钢丝网。


2.根据权利要求1所述超双疏不锈钢丝网的制备工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述不锈钢丝网的规格为305目、3×6cm2，并经过去除油污和盐酸活化的前处理，具体过程为：先依次用去离子水、无水乙醇和1MNaOH溶液对所述不锈钢丝网进行超声波清洗，再用1M盐酸活化20min，然后用去离子水清洗，在空气中自然干燥。

【专利技术属性】
技术研发人员：徐连仪，冉准，李荣斌，杜浩明，周丽娜，李雪改，徐一亭，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：上海;31