聚合物-多酚纳米载体的设计、组装及其与生物界面的相互作用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21802088
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0204.胶体与界面化学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The development in nanotechnology has enabled the design of colloidal particles with diverse physicochemical properties and biological functionalities, which are exploited as intelligent nanocarriers for diagnostic and therapeutic applications in biomedical realm. When entering biological environments, well-established nanocarriers exhibit unexpected properties and dynamics, owing to their interaction with the biological interfaces. As soon as entering the biological environment, nanocarriers adsorb a protein predominating biological surface coating, known as the “protein corona”. The protein corona plays important roles in determining the fate of nanocarriers in biological systems by providing nanocarriers with unique biological identities. Therefore, to optimize the design of a certain nanocarrier, it is essential to get the whole picture of the interactions between the nanocarrier and the diverse biological interfaces. Herein, we engineer a series of polymer-phenol nanocarriers based on the assembling mechanism of the metal-phenolic network (MPN), and investigate the interaction between nanocarriers and biological interfaces, including the formation of protein coronas in a series of biological environments with diverse complexities, the changes of nanocarrier properties upon the formation of protein coronas, the recognition and uptake of corona-coated nanocarriers by various cells/tissues, as well as the subsequent physiological responses upon the uptake of nanocarriers. We aim to take the influence of biological interfaces into consideration at the early stage of nanocarrier-designing. Particularly, the formation of protein coronas or the adsorption of certain biomolecules on the surface of nanocarriers can provide new opportunities for engineering nanocarriers to achieve specific physiological objectives, including enhanced circulation and targeting abilities, as well as reduced toxicity and harmful side-effects of nanocarriers.
随着纳米技术的发展,具有不同物生物学功能的胶体粒子的组装得以实现,并被作为纳米载体应用于一系列疾病的诊断与治疗研究中。当纳米载体进入生物环境中时,会即刻在其表面吸附一层以蛋白质为主的生物表层,称为“蛋白冠”。蛋白冠会赋予纳米载体特定的生物特性,并对纳米载体在生物系统中的命运起到决定性作用。本项目利用金属-多酚网络结构的形成机制,设计并制备不同的聚合物-多酚纳米载体,系统深入地研究纳米载体与生物界面之间的相互作用,包括在不同复杂程度的生物环境中蛋白冠的形成,蛋白冠形成后纳米载体的特性变化,不同生物细胞/组织对蛋白冠包被的纳米载体的识别与摄取,以及摄取纳米载体后引发的一系列生理反应等。本项目旨在将生物界面对纳米载体性能的影响纳入载体设计的早期阶段,特别是特定组分的蛋白冠的形成可以为载体的设计和优化提供新思路,从而提高载体的循环时间和生物靶向性,同时降低纳米载体的毒副作用。

结项摘要

多酚化合物广泛存在于自然界所有植物以及大多数动物和微生物体内,以其优良的生物相容性、生物亲和力和理化活性在生物医用材料的设计、开发和优化中扮演着越来越重要的角色。本项目利用天然植物多酚化合物为基础原料,基于多酚化学原理,开发了一系列聚合物-多酚纳米材料,并对其在疾病的诊断和治疗等方面的应用进行探索。基于多酚化合物对不同材料的亲和能力,本项目设计合成了多种多酚基纳米胶囊,对其与生物系统的相互作用进行调控,并利用纳米胶囊装载生物酶,实现细胞内的可控释放和级联效应。使用多酚化合物含量丰富的天然植物原料可以简便地实现多酚基纳米颗粒的合成并将其用于肿瘤的联合治疗。此外,基于多酚化合物与生物大分子优良的亲和力,实现多酚基双网络自愈合水凝胶的开发,并将其用作优良的止血剂。本项目基于天然植物多酚优良的物理、化学和生物活性,探索其在生物医用材料的开发中的作用,不仅开发出一系列简单易得、成本低廉的新型疾病诊疗材料,更为多酚化学和多酚基材料的进一步发展和完善提供实验支撑。本项目研究期间发表论文6篇,申请国家发明专利1项;协助导师培养研究生4名,其中2名取得博士学位,1名取得硕士学位,1名博士研究生在读;项目直接经费预算27.0000万元,支出25.8637万元,结余1.1363万元,计划用于本项目研究的后续支出。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Tunable morphologies of polymer capsules templated from cuprous oxide particles for control over cell association
以氧化亚铜颗粒为模板的可调节形态的聚合物胶囊,用于控制细胞关联
  • DOI:
    10.1016/j.cclet.2019.04.049
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Chinese Chemical Letters
  • 影响因子:
    9.1
  • 作者:
    Pei Hongyan;Bai Yanyan;Guo Jianman;Gao Zhiliang;Dai Qiong;Yu Qun;Cui Jiwei
  • 通讯作者:
    Cui Jiwei
Injectable and Sprayable Polyphenol-Based Hydrogels for Controlling Hemostasis
用于控制止血的可注射和可喷雾的多酚基水凝胶
  • DOI:
    10.1021/acsabm.9b01138
  • 发表时间:
    2020-02-17
  • 期刊:
    ACS APPLIED BIO MATERIALS
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Geng, Huimin;Dai, Qiong;Cui, Jiwei
  • 通讯作者:
    Cui, Jiwei
Biologically-derived nanoparticles for chemo-ferroptosis combination therapy
用于化学铁死亡联合治疗的生物衍生纳米颗粒
  • DOI:
    10.1039/d1qm00295c
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
    Materials Chemistry Frontiers
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Haifeng Sun;Zhonghe Zhang;Xiaoyu Kang;Qiong Dai;Aixin Song;Jingcheng Hao;Jiwei Cui
  • 通讯作者:
    Jiwei Cui
Polyphenol-Based Particles for Theranostics
用于治疗诊断的多酚基颗粒
  • DOI:
    10.7150/thno.31847
  • 发表时间:
    2019-01-01
  • 期刊:
    THERANOSTICS
  • 影响因子:
    12.4
  • 作者:
    Dai, Qiong;Geng, Huimin;Cui, Jiwei
  • 通讯作者:
    Cui, Jiwei

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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

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          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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