《高分子组织再生材料的表界面设计及功能构筑》

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组织再生材料表界面的结构和功能直接影响细胞的粘附、铺展、增殖、迁移和分化等行为,并最终影响组织修复和再生的效果。其中,如何通过组织修复与再生材料的表界面调控细胞迁移行为、实现活性物质传递及对细胞功能的调控决定了组织再生的速度与质量,是迫切需要解决的重要科学问题。在国家自然科学基金重点项目、973课题、863计划等的资助下,该项目围绕调控细胞在材料上的迁移行为、传递活性物质的微纳米粒子结构调控及与细胞相互作用、复合活性因子的三维多孔支架的制备等关键问题展开,开展了系统而深入的工作,取得了以下创新成果:

1)提出了通过高分子梯度材料调控细胞迁移,从而促进组织再生的研究思想。制备了一系列理化性质连续变化的梯度材料,调控细胞迁移的方向和速度,发现了材料表面通过调控细胞粘附力影响细胞迁移的规律。首次构建了细胞选择性梯度材料,实现了特定细胞定向迁移并促进组织修复再生,推动了新一代组织再生材料发展。

2)微纳米粒子在组织再生过程中常用于活性物质传递,其微结构和性能影响与细胞的相互作用行为。制备了仿红细胞两面凹等异形结构粒子,可以有效促进细胞的吞噬,并可更好地对抗剪切力引起的形变;发现了微粒内吞影响细胞迁移与分化的现象,有力地促进了微粒在组织再生材料领域的发展。

3)针对组织再生材料的活性功能化问题,提出了生物活性水凝胶填充复合支架的新概念,建立了基因活性组织再生材料的功能化新策略,解决了生物活性信号的可控和高效传递难题,实现了软骨/软骨下骨的一体化同步再生和皮肤的快速无瘢痕修复。发表SCI论文208篇,其中在国际生物材料领域排名第1的Biomaterials(影响因子8.4)上9篇,在材料学领域顶级期刊Advanced Materials(影响因子19.8)上发表论文1篇,受邀在材料化学类顶级综述性期刊Chemical Society Reviews(影响因子38.6)发表论文1篇。SCI他引4000余次,其中10篇代表性论文他引325次,单篇他引最高62次;有多篇论文被该领域的权威期刊如Chem Rev(IF 47.9)、Chem Soc Rev(IF 38.6)、Prog Polym Sci(IF 25.8)以及生物材料领域的权威期刊Biomaterials多次正面评述;参与编写书中章节5章。

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