细胞梯度作为生命体系的典型特征之一，对胚胎发育、组织工程和医用植入材料等学科的研究具有重要的意义。但是，到目前为止，通过制备生物粘附可控界面来实现细胞梯度的快速有效产生仍然具有一定挑战。在中国科学院、国家自然科学基金委和科技部的大力支持下，化学所有机固体院重点实验室的科研人员，在细胞梯度和粘附可控方面取得了新进展。 

　　在前期的研究工作中，受细胞表面纳米伪足的启发，研究人员发展了一系列三维纳米结构界面，如硅纳米线、分形金纳米结构和聚苯乙烯软纳米线等。基于细胞表面与三维纳米结构间存在的拓扑相互作用，这些设计的生物界面可以实现血液中癌细胞的高效捕获和粘附调控(Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 3084；Adv. Mater. 2011, 23, 4376；Adv. Mater. 2013, 25, 922; J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 7603; Adv. Mater.2013, 25, 3566; NPG Asia Materials. 2013, 5, e63)。 

　　最近，为了解决传统三维纳米基片的不透明性，科研人员发展了一种水下透明纳米材料的简单制备方法。他们以烟灰为模板，构筑了一种新型的具有分形结构的纳米二氧化硅涂层。研究结果表明，这种纳米涂层不仅可以非常有效的从血液中直接捕获循环肿瘤细胞，并且其具有水下高度透明的特性，可以通过简单的光学显微技术实现对捕获的循环肿瘤细胞实时监测（Adv. Healthc. Mater. 2013, 3, 332）。 

　　进一步的，研究人员通过梯度沉积法，在普通的玻璃表面上构筑了一种具有梯度结构的分形纳米二氧化硅涂层。研究结果表明：由于二氧化硅涂层的纳米拓扑梯度结构，细胞对基底的粘附性将沿着纳米梯度表面而增加。这样，仅仅在细胞培养的30分钟之后，就实行了细胞梯度快速而有效的产生。这一产生细胞梯度的方法与以往的不同之处在于：它不需要任何化学分子的修饰，仅仅依靠纳米拓扑结构来实现对细胞粘附的调控。这一诱导细胞梯度产生的方法具有操作简单和可适用于多种材料（如铝片和钛板等）的特点，为粘附可控纳米界面的设计提供了很好的理论指导。相关成果发表在《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed ，2014, 53, 2915）上。 

图1 细胞梯度在分形纳米梯度结构表面的快速产生 　　  

　　有机固体院重点实验室 

　　2014年4月16日