細胞與材料相互作用的基本科學問題研究

《細胞與材料相互作用的基本科學問題研究》是依託復旦大學，由丁建東擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：細胞與材料相互作用的基本科學問題研究
• 依託單位：復旦大學
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：丁建東

項目摘要

研發新型生物材料需要對細胞與材料相互作用的科學問題有深刻認識,其中，揭示材料基質影響細胞黏附和細胞分化的規律尤為重要，但長期以來在基礎研究手段上卻缺乏突破。近年來，圖案化表面技術為揭示細胞黏附等行為的規律提供了契機，但主要採用了微米圖案，而生物學意義上的細胞黏附通過聚焦接觸進行，其形成涉及到納米超分子結構，迄今鮮見同時利用納米圖案和微米圖案化表面研究細胞行為的報導；最近，材料軟硬度（楊氏模量）被認為也是一種生物學信號，但在綜合考察彈性和粘性對細胞回響的影響方面尚無人探究。粘彈性是聚合物的獨特性質，高分子水凝膠是一種粘彈力學性質與大部分組織的細胞外基質接近的材料。本申請項目擬建立高分子水凝膠表面納米和微米圖案的製備技術平台，從不同層次研究細胞黏附和細胞分化，同時考察材料的粘彈性對於細胞行為的影響，系統地研究細胞與生物材料相互作用的基本規律。

結題摘要

研發新型生物材料需要對細胞與材料相互作用的科學問題有深刻認識，其中，揭示材料基質影響細胞黏附和細胞分化的規律尤為重要，但長期以來在基礎研究手段上缺乏突破。近年來，圖案化表面技術為揭示細胞黏附等行為的規律提供了契機。該項目發展了適於細胞研究的高分子水凝膠表面的圖案化技術，並深入探討了材料表面的細胞黏附與細胞分化等基本問題。項目建立了在聚乙二醇（PEG）高分子水凝膠表面構築精氨酸-谷氨酸-天冬氨酸（RGD）多肽微圖案的技術平台，獲得了製備具有強烈細胞黏附反差的圖案化表面的獨到技術；運用上述圖案化表面實現了細胞定位，定義了細胞黏附“臨界面積”，予以實驗驗證、並給出了確定臨界面積的實驗方法；在可以控制細胞在黏附島上的個數和鋪展面積的基礎上，設計合適的圖案揭示了材料表面細胞的形狀、大小、細胞-細胞接觸以及細胞接種密度影響幹細胞分化的規律；項目還綜合運用嵌段共聚物膠束模板技術和水凝膠轉移技術等在PEG水凝膠表面製備了RGD納米圖案，發現幹細胞分化受到活性多肽納米間距的影響，臨界納米間距在70 nm左右。項目負責人以通訊作者發表SCI論文45篇，以第一發明人新申請7項中國發明專利（3項已獲授權），培養了9名博士生和3名碩士生。一位博士後出站。2013年獲得上海市優秀博士論文。項目負責人42度在國內外學術會議作大會報告或邀請報告，其中包括在NanoBioSeattle國際學術會議作45 min大會報告、在IUPAC新材料國際會議作45 min大會報告、在全國高分子年會作40 min大會報告。部分通訊作者論文被國際權威資料庫ESI收錄為新的學術前沿的核心論文。項目成果在國際學術界產生了影響。