智能响应性梯度医用高分子及其调控细胞迁移行为研究
批准号:
21434006
项目类别:
重点项目
资助金额:
360.0 万元
负责人:
高长有
依托单位:
学科分类:
医用材料化学
结题年份:
2019
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
王勇、马春燕、于珊、姜朋飞、邓君、吴赛、代元坤、梁苏、胡彬
中文摘要
细胞迁移是一个重要的生物学和生理过程,与免疫反应、创伤愈合和肿瘤转移等密切相关。细胞迁移行为受各类生物、化学、物理和基质软硬梯度信号的影响;同时细胞分泌细胞外基质,重塑甚至改变细胞外基质环境。本项目将制备具有智能响应性梯度材料,包括具有刺激响应性能、自适应性能和细胞选择性的梯度医用高分子材料;模拟体内环境,采用单细胞模型和细胞片、细胞团模型,研究智能响应性梯度材料对细胞迁移行为的调控规律和原理;阐明材料智能响应和细胞培养前后表面粘附的蛋白质的主要种类、数量和构象的时空演化规律,建立响应性梯度生物材料调控细胞迁移的方法、模型和理论;探索具有梯度和取向结构的可降解材料在典型组织如血管和神经修复中的应用。智能响应性梯度材料可以更好地模拟细胞外基质的结构和性能随时间和空间的演化过程,提高梯度材料对复杂生理环境的适应性,从而为新一代组织修复和再生材料的设计和研发提供必要的理论和实验依据。
英文摘要
The cell migration is one of the important processes in biology and physiology, and takes a pivotal role in immune response, would healing and tumor metastasis. While it is mediated by various gradient cues including biological, chemical, physical, and matrix signals, the cell milieu is in turn remodeled as a result of dynamic secretion of extracellular matrix by cells. In this study, intelligent and gradient polymeric biomaterials such as stimuli-responsive, adaptive and cell-selective gradient biomaterials shall be prepared and used to regulate cell migration in an intelligent manner. To better mimic the physiological milieu in vivo, the models of single cell, cell sheet and cell clusters shall be adopted to explore the phenomena, discipline and mechanism of cell migration on the intelligent and gradient biomaterials. Adsorption of key proteins and their spatial and time evolution on the gradient biomaterials before and after the intelligent response and cell culture shall be clarified, which can be further correlated with the cell migration behaviors to figure out the mediating methods and models of the intelligent and gradient biomaterials. The gradient biomaterials with spatially aligned physical features are intended to be applied for repair and regeneration of typical tissues such as blood vessel and nerve in vivo. In summary, the intelligent and gradient biomaterials can better mimic the spatial and time evolution of extracellular matrixes in terms of structures and functions, enable the biomaterials with adaptivity to the complex milieu in vivo, and thereby are instructive to the design of a new generation of biomaterials for tissue repair and regeneration.
细胞迁移是一个重要的生物学和生理过程,与免疫反应、创伤愈合和肿瘤转移等密切相关。细胞迁移行为受各类生物、化学、物理和基质软硬梯度信号的影响;同时细胞分泌细胞外基质,重塑甚至改变细胞外基质环境。因此,明确生物材料对细胞迁移行为的影响及机制、通过材料设计调控体内细胞迁移行为具有重要意义。制备得到了能够对环境刺激或细胞作用进行智能响应的梯度医用高分子材料,阐明了在外界刺激及与细胞相互作用条件下,梯度结构的原位形成或变化过程。实现了多细胞环境下,内皮细胞和神经细胞在响应性梯度材料表面的选择性粘附,提高了目标细胞的迁移速度和定向性。探究了材料表面蛋白吸附行为及其在调控细胞迁移中的贡献。基于上述结果建立了能够原位形成梯度结构并进而调控细胞迁移行为的技术和方法。阐明了响应性梯度高分子材料调控特定细胞迁移的规律和机理,进而建立了响应性梯度生物材料表面-响应性能-细胞迁移的调控理论和相关模型。将二维表面的结果应用到三维体系材料,制备了刺激响应性凝胶材料及具有取向孔结构的支架材料,成功诱导细胞在三维体系内的迁移。基于上述结果与模型,设计制备了复合梯度和取向结构的管状修复再生材料,并在动物模型中有效加快了神经的再生速度,为新一代组织修复和再生材料的设计和研发提供必要的理论和实验依据。博士后出站3名、博士毕业9名、硕士毕业6名。项目负责人于2016年当选世界生物材料学会Fellow,2017年当选美国医学与生物工程院Fellow。发表刊物论文60篇,被SCI他人正面引用310次;编著英文专著1部。获得中国发明专利授权8项,申请中国发明专利3项、美国专利1项;获浙江省自然科学一等奖1项。主办中欧生物材料大会1次,杭州国际生物材料研讨会2次;主办了“生物材料应用的关键问题”、“之江科学论坛--生物材料表界面的构筑及应用”国内专家研讨会2次。主办了“生物材料国际暑期学校”1次、“组织再生关键科技”博士夏令营3次。大会和邀请报告21次。
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Synthesis and characterization of biodegradable polyurethanes with unsaturated carbon bonds based on poly(propylene fumarate)
基于聚富马酸丙二醇酯的不饱和碳键可生物降解聚氨酯的合成与表征
DOI:
10.1002/app.42065
发表时间:
2015-06
期刊:
Journal of Applied Polymer Science
影响因子:
3
作者:
[Bin Hu, Chen Ye, Changyou Gao]
通讯作者:
Changyou Gao
Dynamic Titania Nanotube Surface Achieves UV-Triggered Charge Reversal and Enhances Cell Differentiation
动态二氧化钛纳米管表面实现紫外线触发的电荷反转并增强细胞分化
DOI:
10.1021/acsami.9b11536
发表时间:
2019-10-09
期刊:
ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
影响因子:
9.5
作者:
[Bai, Jun, Zuo, Xingang, Gao, Changyou]
通讯作者:
Gao, Changyou
Migration of endothelial cells and mesenchymal stem cells into hyaluronic acid hydrogels with different modulus under induction of pro-inflammatory macrophages
促炎巨噬细胞诱导下内皮细胞和间充质干细胞迁移至不同模量的透明质酸水凝胶中
DOI:
--
发表时间:
2019
期刊:
Journal of Materials Chemistry B
影响因子:
7
作者:
[Yiyuan Duan, Xuguang Li, Xingang Zuo, Tao Shen, Shan Yu, Linhong Deng, Changyou Gao]
通讯作者:
Changyou Gao
DOI:
10.1016/j.actbio.2018.05.046
发表时间:
2018-07
期刊:
Acta biomaterialia
影响因子:
9.7
作者:
[Sai Wu;Wang Du;Yiyuan Duan;Deteng Zhang;Yi-xiao Liu;Bing-bing Wu;Xiaohui Zou;H. Ouyang;Changyou Gao]
通讯作者:
Sai Wu;Wang Du;Yiyuan Duan;Deteng Zhang;Yi-xiao Liu;Bing-bing Wu;Xiaohui Zou;H. Ouyang;Changyou Gao
DOI:
--
发表时间:
2019
期刊:
Journal of Materials Chemistry B
影响因子:
7
作者:
[Yuejun Yao, Haolan Zhang, Zhaoyi Wang, Jie Ding, Shuqin Wang, Baiqiang Huang, Shifeng Ke, Changyou Gao]
通讯作者:
Changyou Gao
共 61 条
促进心肌/神经修复再生的自适应微凝胶的构筑及应用研究
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批准号:U22A20155
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项目类别:联合基金项目
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资助金额:255.00万元
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批准年份:2022
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负责人:高长有
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依托单位:
炎症响应性微粒和微凝胶的制备及其治疗急性肺炎与肺损伤研究
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批准号:LD21E030001
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2020
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负责人:高长有
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依托单位:
活性氧响应性聚氨酯的合成及其在心肌再生中的应用研究
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批准号:51873188
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项目类别:面上项目
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资助金额:59.0万元
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批准年份:2018
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负责人:高长有
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依托单位:
细胞选择性梯度材料表面蛋白质粘附的时空演化及其对细胞迁移的影响
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批准号:21374097
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项目类别:面上项目
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资助金额:83.0万元
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批准年份:2013
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负责人:高长有
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依托单位:
调控细胞迁移与分化的梯度医用高分子材料研究
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批准号:20934003
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项目类别:重点项目
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资助金额:180.0万元
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批准年份:2009
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负责人:高长有
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依托单位:
胶体微粒的结构和表面性质对胞吞和细胞功能的调控
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批准号:50873087
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项目类别:面上项目
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资助金额:36.0万元
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批准年份:2008
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负责人:高长有
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依托单位:
层状组装聚合物超薄膜的压缩与图案化生物功能材料制备
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批准号:20774084
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项目类别:面上项目
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2007
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负责人:高长有
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依托单位:
智能微胶囊的制备、特异识别与填充释放
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批准号:20434030
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项目类别:重点项目
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资助金额:150.0万元
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批准年份:2004
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负责人:高长有
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依托单位:
纳米微囊药物与自沉积过程
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批准号:90206006
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:24.0万元
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批准年份:2002
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负责人:高长有
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依托单位:
胶原/硫酸软骨素多孔膜构建组织工程化皮肤
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批准号:50173024
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项目类别:面上项目
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资助金额:22.0万元
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批准年份:2001
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负责人:高长有
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依托单位:
细胞相容性多孔聚合物骨架材料研究
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批准号:59803006
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:1998
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负责人:高长有
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依托单位:
国内基金
海外基金