智慧型回響性梯度醫用高分子及其調控細胞遷移行為研究

《智慧型回響性梯度醫用高分子及其調控細胞遷移行為研究》是依託浙江大學，由高長有擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：智慧型回響性梯度醫用高分子及其調控細胞遷移行為研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：高長有
• 項目類別：重點項目

項目摘要

細胞遷移是一個重要的生物學和生理過程，與免疫反應、創傷癒合和腫瘤轉移等密切相關。細胞遷移行為受各類生物、化學、物理和基質軟硬梯度信號的影響；同時細胞分泌細胞外基質，重塑甚至改變細胞外基質環境。本項目將製備具有智慧型回響性梯度材料，包括具有刺激回響性能、自適應性能和細胞選擇性的梯度醫用高分子材料；模擬體內環境，採用單細胞模型和細胞片、細胞團模型，研究智慧型回響性梯度材料對細胞遷移行為的調控規律和原理；闡明材料智慧型回響和細胞培養前後表面粘附的蛋白質的主要種類、數量和構象的時空演化規律，建立回響性梯度生物材料調控細胞遷移的方法、模型和理論；探索具有梯度和取向結構的可降解材料在典型組織如血管和神經修復中的套用。智慧型回響性梯度材料可以更好地模擬細胞外基質的結構和性能隨時間和空間的演化過程，提高梯度材料對複雜生理環境的適應性，從而為新一代組織修復和再生材料的設計和研發提供必要的理論和實驗依據。

結題摘要

細胞遷移是一個重要的生物學和生理過程，與免疫反應、創傷癒合和腫瘤轉移等密切相關。細胞遷移行為受各類生物、化學、物理和基質軟硬梯度信號的影響；同時細胞分泌細胞外基質，重塑甚至改變細胞外基質環境。因此，明確生物材料對細胞遷移行為的影響及機制、通過材料設計調控體內細胞遷移行為具有重要意義。製備得到了能夠對環境刺激或細胞作用進行智慧型回響的梯度醫用高分子材料，闡明了在外界刺激及與細胞相互作用條件下，梯度結構的原位形成或變化過程。實現了多細胞環境下，內皮細胞和神經細胞在回響性梯度材料表面的選擇性粘附，提高了目標細胞的遷移速度和定向性。探究了材料表面蛋白吸附行為及其在調控細胞遷移中的貢獻。基於上述結果建立了能夠原位形成梯度結構並進而調控細胞遷移行為的技術和方法。闡明了回響性梯度高分子材料調控特定細胞遷移的規律和機理，進而建立了回響性梯度生物材料表面－回響性能－細胞遷移的調控理論和相關模型。將二維表面的結果套用到三維體系材料，製備了刺激回響性凝膠材料及具有取向孔結構的支架材料，成功誘導細胞在三維體系內的遷移。基於上述結果與模型，設計製備了複合梯度和取向結構的管狀修復再生材料，並在動物模型中有效加快了神經的再生速度，為新一代組織修復和再生材料的設計和研發提供必要的理論和實驗依據。博士後出站3名、博士畢業9名、碩士畢業6名。項目負責人於2016年當選世界生物材料學會Fellow，2017年當選美國醫學與生物工程院Fellow。發表刊物論文60篇，被SCI他人正面引用310次；編著英文專著1部。獲得中國發明專利授權8項，申請中國發明專利3項、美國專利1項；獲浙江省自然科學一等獎1項。主辦中歐生物材料大會1次，杭州國際生物材料研討會2次；主辦了“生物材料套用的關鍵問題”、“之江科學論壇--生物材料表界面的構築及套用”國內專家研討會2次。主辦了“生物材料國際暑期學校”1次、“組織再生關鍵科技”博士夏令營3次。大會和邀請報告21次。