用PAMAM介导心血管材料表面于(半)体内在体形成三维微环境及促进血管内膜原位自修复的分子机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31870955
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1002.生物材料与生物效应
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Cardiovascular metal biomaterials have been extensively used in clinical treatment of cardiovascular diseases. However, the biocompatibility of devices is remaining far from perfect. Induced in-situ endothelium regeneration based on the surface microenvironment construction is now considered the most effective approach to improve the biocompatibility of cardiovascular materials. The current microenvironment research mainly relates to biomimetic construction under the conditions of in vitro, static and two dimensions, and the formed microenvironment is different to the actual biology microenvironments outside the cells. So the three dimensions microenvironment with perfect functionallty is becoming a research hotpot. Based on our research experience and the features of the physiology environments with the vessel and blood, this project will screen out and modify the dendritic polyamidoamine (PAMAM) onto the titanium or stainless steel surface. Then, it focuses on the deformation of biological microenvironment mediated by dendritic macromolecule on different biological states. The in vitro dynamic simulation experiment related to the fluids such as plasma, blood etc will be performed. In vivo and ex vivo study will be performed in various animal models (rabbit and dog) with different embedding time (hours to one year) to investigate the details of the microenvironment formation. Systematic characterization, as well as qualitative and quantitative determination will be carried out by ELISA, PCR,WB,radioimmunoassay, and tissue slice et al. According to the expounded major characteristics of three dimensions microenvironment, the molecular mechanisms during the formation of microenvironment and the in-situ endothelialization and regeneration on cardiovascular metal biomaterials surface will be disclosed. This project will promote the development of cardiovascular materials surface bio-functionalization research.
金属植入器件在心血管疾病治疗中被普遍应用,但生物相容性亟待提高。表面微环境构建是改善其生物相容性的有效途径。已有研究主要为“体外、静态、二维”仿生,其形态和功能与实际细胞外微环境有较大差异。构建具体内特征、有组织与环境响应功能的三维微环境,是本领域重要方向。结合血管/血液界面特点,基于已有积累,申请者在心血管金属材料表面引入树枝状大分子聚酰胺胺PAMAM,进行分子端部设计与调控后,利用(半)体内环境,介导材料表面在体、原位形成细胞外三维微环境。项目选择体外动态血浆/全血模拟状态、动物半体内血流状态、动物体内血液循环状态等三种不同生物学环境,借助酶标、ELISA、PCR、放免、WB等手段,研究PAMAM-X介导材料表面在实际环境下“在体形成”细胞外“三维”微环境的动态过程、蛋白分子行为以及对血管内膜原位自修复的影响,揭示微环境在体形成机制。本项目将推进心血管生物材料表面功能化的研究与应用。

结项摘要

针对金属植/介入器件生物相容性亟待提高的临床需求,为了在表面形成更接近细胞外实际特征的微环境,项目探索了体内、动态、原位在体形成三维微环境的可能性,取得了重要结果。(1)项目从动力学与热力学角度,研究并获得了三种端基PAMAM-X分子与主要血浆蛋白间的反应特征与热力学参数,通过定性定量对比,明确了第三代(G3)、端基为-NH2/-COOH 的PAMAM树枝分子是介导分子首选,当介导血浆蛋白与其复合时,更利于蛋白构象维持;明确了氨基密度为1.0 mg/ml时表面抗血栓性好,Ac-SDKP功能化PAMAM-NH2后,表面内皮细胞活性增加。(2)体外动态模拟研究证实,一元蛋白环境中PAMAM-NH2表面吸附更多BSA与γ-球蛋白,二元蛋白环境中BSA或γ-球蛋白会影响纤维蛋白原在PAMAM-COOH表面的吸附,三元蛋白环境下PAMAM-NH2表面三元混合蛋白吸附量与介导分子密度正相关,但PAMAM-COOH表面介导分子密度与蛋白吸附量负相关;确定了表面有效调控蛋白行为、且生物相容性好的最优PAMAM-NH2/COOH引入量。(3)动物半体内、体内研究证实, N1.0样品表面血液相容性优异,低密度Ac-SDKP引入不影响血液相容性,但高密度引入将导致血栓形成;样品植入腹主动脉30天后,Ac-SDKP-PAMAM-NH2表面炎性反应弱,抑制增生,新生内膜薄而光滑,表达连续CD31细胞层,内皮化完整近似正常血管内壁。通过分析样品表面各血浆蛋白吸附特征、择优吸附行为等,揭示了PAMAM-X介导蛋白参与微环境形成的本质,初步认识了表面在体形成微环境及诱导内膜原位修复的机制。项目发表论文16篇(SCI 11篇),获授权专利10项,获中国生物材料学会科学技术奖一等奖1项。项目研究进展与成果,为植/介入器械表面介导设计、在体微环境创建提供了依据和新途径,推进了生物材料表面功能化研究与发展。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(7)
专利数量(10)
四氧化三铁纳米粒子表面改性及生物相容性评价
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    材料科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙文聪;郝港桐;陈俊英;翁亚军;武迪蒙
  • 通讯作者:
    武迪蒙
Recent advance in treatment of atherosclerosis: Key targets and plaque-positioned delivery strategies.
动脉粥样硬化治疗的最新进展:关键靶点和斑块定位递送策略
  • DOI:
    10.1177/20417314221088509
  • 发表时间:
    2022-01
  • 期刊:
    Journal of tissue engineering
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Li L;Liu S;Tan J;Wei L;Wu D;Gao S;Weng Y;Chen J
  • 通讯作者:
    Chen J
Construction of Hierarchical Micro/Nanostructured ZnO/Cu–ZnMOFs@SA Superhydrophobic Composite Coatings with Excellent Multifunctionality of Anticorrosion, Blood-Repelling, and Antimicrobial Properties
多级微纳结构ZnO/Cu-ZnMOFs@SA超疏水复合涂层的构建,具有优异的防腐、拒血、抗菌等多功能
  • DOI:
    10.1021/acsami.2c15102
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Jianwen Zhang;Xinyu Pei;Jinquan Huang;Xianlan Ke;Cong Xu;Wei Zhao;Li Li;Yajun Weng;Junying Chen
  • 通讯作者:
    Junying Chen
A new classification method of nanotechnology for design integration in biomaterials
用于生物材料设计集成的纳米技术新分类方法
  • DOI:
    10.1515/ntrev-2020-0063
  • 发表时间:
    2020-01
  • 期刊:
    Nanotechnology Reviews
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Li Zhang;Tao Liu;Yinhong Xie;Zheng Zeng;Junying Chen
  • 通讯作者:
    Junying Chen
CAG多肽修饰磁性四氧化三铁纳米颗粒及其对内皮细胞的影响
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.027
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    功能材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    卞齐豪;孙文聪;曾峥;王焕然;王倩;翁亚军;陈俊英
  • 通讯作者:
    陈俊英

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其他文献

利用胶原-肝素自组装多层膜改善纯钛表面血液相容性的研究
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    黄楠
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    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    孙强明
人Semaphorin 4D慢病毒载体的构建及鉴定
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    马绍辉
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    功能材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘涛;刘诗卉;陈俊英;黄楠
  • 通讯作者:
    黄楠

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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