外延生長法構建介孔-大孔多功能靶向型三維細胞支架

《外延生長法構建介孔-大孔多功能靶向型三維細胞支架》是依託南京師範大學，由萬密密擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：外延生長法構建介孔-大孔多功能靶向型三維細胞支架
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：萬密密
• 依託單位：南京師範大學

項目摘要

功能性三維細胞支架對細胞生長、增殖有很大的促進作用，現有的構成細胞支架的微納材料因其基材選擇性少、缺乏靶向性、載藥功能單一等缺陷使其套用受到限制。申請者基於介孔材料研究背景，嘗試使用外延生長法將納米孔道限域效應引入至三維細胞支架的研製新技術中，將孔結構豐富可調的剛性介孔材料與基材選擇多樣的柔性高分子微納米管相結合，得到具有介孔-大孔分級結構的多功能三維細胞支架材料，並將其套用至血管修復工程，可望改善目前三維細胞支架存在的缺陷。通過調節合成條件，設計出適於兩種目標藥物分子的納米孔道結構，並將肝素、血管內皮生長因子裝載至介孔-大孔三維細胞支架中，構築多功能靶向型三維細胞支架，開拓高分子微納米管與介孔材料在生物醫學領域的新套用。此類介孔-大孔微納米管的構建可望為新型三維細胞支架材料的製備提供理論支持和材料基礎。

結題摘要

三維環境更能模擬細胞真實生長環境，因此三維細胞支架的構建具有重要意義。2017年1月至2019年12月，我們在國家自然科學基金的資助下，選定介孔二氧化矽為主體物質，通過兩條技術路線進行了研究。在研製高分子微納米管/介孔二氧化矽複合材料方面：使用“外延生長”技術在聚苯乙烯微納米管外側外延生長出具有規整介孔結構的聚苯乙烯/介孔二氧化矽納米管，並嘗試研究了該複合材料對細胞增殖的影響。在研製介孔二氧化矽微納米管三維細胞支架方面：我們選擇簡便可控的聚碳酸酯“硬模板法”成功合成出具有介孔-大孔結構的介孔二氧化矽微納米管，並選用具有抗凝血特性的肝素和具有促進內皮細胞生長的內皮細胞生長因子為探針藥物分子，研究了氨基修飾後的介孔二氧化矽納米管對兩種藥物的同時裝載性能；隨後我們對管狀大孔結構修飾改進，因單純管狀結構缺乏對大分子藥物的適當“限域”導致藥物釋放速度過快，我們在管狀大孔結構中形成具有“柱塞結構”的介孔二氧化矽微納米管，以延長對大分子藥物的釋放時間。特別地，我們構建了具有自主運動能力的介孔-大孔二氧化矽微納米馬達，在管腔內原位生長金納米粒子形成不對稱結構，在近紅外光照射下能夠運動，這種運動能力可望促進微納米馬達在血管破損處（如粥樣硬化斑塊處）的滲透，增加藥物滯留效率。選用具有促進內皮細胞生長的內皮細胞生長因子和具有抑制平滑肌細胞增殖的紫杉醇為藥物探針分子，並修飾靶向炎症內皮細胞的抗體，結果表明生長因子釋放時間可達4天左右，而抗增殖藥物釋放可持續30天以上，且可以更有效地靶向炎症部位並滲透至巨噬細胞並實現消融巨噬細胞和減少內膜增生的效果，為動脈粥樣硬化的治療提供新思路。項目計畫任務完成，三年內發表SCI學術論文8篇（項目負責人為第一作者或通訊聯繫人），其中包括Angewandte Chemie International Edition一篇， Nature Communications一篇， ACS Applied Materials and Interfaces 一篇。培養研究生4名，其中已經畢業博士生2名和碩士生2名。