可用于肝脏芯片构建的自组装生物材料的研究((二)组装体的功能与集成)

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    91227124
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    75.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0308.生物医用有机高分子材料
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

An Organ-on-a-Chip is a multi-channel 3D microfluidic cell culture chip that simulates the activities, mechanics and physiological response of entire organs and organ systems. In the construction of the Organ-on-a-Chip, the interaction of cells and materials is one of the most important issues. Self-assembly technologies have attracted increasing interest due to their advantages in constructing three-dimensional micro-and nano- hierarchical structure of materials. Several biological and abiological materials, such as DNA and proteins, as well as colloidal particles and block copolymer, have been successfully used as the basic elements to self-assemble the nano- and micro-structured biomaterials. However, it is still a challenge to combine the artificially controllable self-assembly biomaterials and the complicated organ chip systems, and thus to realize the regulation and control of the organic cell culture on the desired chip by using the self-assembly materials. Moreover, it is necessary to develop a biotechnology for cell research to real-time and accurately monitor the interaction of cells and the self-assembly biomaterials, which could effectively reveal the biological mechanism of the organic cell behavior and the reactions of the organic cells and drugs. In this research, we propose to carry out liver-on-a-chip research based on the self-assembly hierarchical structured materials. We will investigate the interaction between organic cells and the self-assembled biomaterials, and sensing mechanism of the biomaterials in the liver-on-a-chip system. Based on these researches, we will construct a novel platform that with the function of real-time monitoring organic cells for the study of the interaction between organic cells, biomaterials and drugs. This research will provide effective techniques for rapid assessment of drugs.
在器官芯片的构建中,细胞与材料的相互作用是一个重要的话题。自组装方法由于其能够在纳米到微米尺度上有效地构筑三维微纳分级结构材料而日益受到人们的重视。生物分子(DNA和多肽)、胶体微球、嵌段共聚物等多种物质都被成功用于组建自组装微纳米材料的构建单元。但是如何将这种人为可控的自组装材料和复杂的器官芯片相结合,实现可控自组装体系对芯片内器官细胞的调控,同时,通过自组装传感体系实现这些细胞的实时、准确监测,并在此基础上揭示细胞与药物的相互作用规律,仍然是一个具有探索性和挑战性的问题。在本项目中,我们将针对这一课题,从自组装微纳分级结构材料制备及调控,到微纳分级结构材料/肝脏芯片构建,再到肝脏芯片实时监测开展系统的研究,构建肝脏芯片调控/检测一体化解决方案,为药物的快速评估提供新型的技术手段。

结项摘要

构建具有生物学功能的肝脏芯片对药物评估具有重要意义。目前国际上有多个研究组都在进行肝脏芯片的构建及应用研究。尽管相关的研究取得了一定的进展,然而,目前的肝脏芯片仍面临着细胞的三维培养、功能再现、以及细胞代谢过程的在线监测等多个科学和技术瓶颈问题。在本项目的资助下,我们利用自组装方法,结合微流控技术来构建功能生物材料,并将其用于解决肝脏芯片的技术瓶颈问题,取得了系列进展。在细胞的培养研究方面,我们提出并实现了利用胶体自组装获取的聚合物反蛋白石材料来进行细胞培养,这种材料可被拉升为不同的比例,进而使其表面具有可以诱导细胞取向及梯度的微结构,而通过向材料的孔洞内灌注不同的生物相容性水凝胶,还可有效的控制细胞在材料表面的生长密度,相关研究为细胞的可控生长提供了新型的基底材料。在仿生微器官的功能构建方面,我们利用组装毛细管的方法构建了具有可扩展微流道结构的微流控装置,制备了一系列具有复杂空间结构和可控组分的海藻酸钙微纤维,通过在微纤维凝胶内部包裹多细胞体系,我们还获得了类似于微血管等结构的纤维组织和器官,该研究为在体外构建人造血管和其他细胞三维组织结构提供了新方法。在细胞及代谢过程的在线监测方面,我们利用微流控液滴模板限域组装方法制备了多种适合于肝脏芯片的流动编码微载体,通过使用树枝状大分子等具有放大效应的偶联分子来优化微载体表面,我们实现了探针的高效固定、生物分子的高灵敏检测、以及循环肿瘤细胞的多元捕获,这些研究为在肝脏芯片中研究药物代谢提供了较好的技术途径。这些研究成果多次发表于JACS和Adv. Mater.等杂志。基于本研究产生的国际影响,我们还应邀在Acc. Chem. Res.和Small等杂志上撰写相关综述论文。

项目成果

期刊论文数量(19)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Spherical Colloidal Photonic Crystals
球形胶体光子晶体
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Accounts of Chemical Research
  • 影响因子:
    18.3
  • 作者:
    Zhao; Yuanjin;Shang; Luoran;Cheng; Yao;Gu; Zhongze
  • 通讯作者:
    Zhongze
Non-iridescent structural color pigments from liquid marbles
来自液体大理石的非虹彩结构色颜料
  • DOI:
    10.1039/c5tc00644a
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry C
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Ding; Haibo;Liu; Cihui;Zhao; Yuanjin;Gu; Zhongze
  • 通讯作者:
    Zhongze
Bioinspired Multicompartmental Microfibers from Microfluidics
微流体的仿生多室微纤维
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Advanced Materials
  • 影响因子:
    29.4
  • 作者:
    Xie; Zhuoying;Zhao; Yuanjin;Chen; Yongping;Gu; Zhongze
  • 通讯作者:
    Zhongze
Osmoticpress triggered cavitation in microcapsules
Osmoticpress 在微胶囊中引发空化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Lab on a Chip
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Shang LR; Cheng Y; Wang J; Yu YR; Zhao YJ*; Cheng YP*; Gu ZZ*
  • 通讯作者:
    Gu ZZ*
Aptamer-Functionalized Barcode Particles for the Capture and Detection of Multiple Types of Circulating Tumor Cells
用于捕获和检测多种类型循环肿瘤细胞的适体功能化条形码颗粒
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Advanced Materials
  • 影响因子:
    29.4
  • 作者:
    Lu Jie;Zhang Bin;Zhao Yuanjin;Gu Zhongze
  • 通讯作者:
    Gu Zhongze

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其他文献

Photo-tunable Microlens Array Based on Polymer Dispersed Liquid Crystal
基于聚合物分散液晶的光可调微透镜阵列
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Adv. Func. Mater.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    顾忠泽
  • 通讯作者:
    顾忠泽
Packing the Silica Colloidal Crystal Beads: A Facile Route to Superhydrophobic Surfaces
填充二氧化硅胶体晶体珠:获得超疏水表面的简便途径
  • DOI:
    10.1080/17405904.2014.974636
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Langmuir
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    顾忠泽
  • 通讯作者:
    顾忠泽
基于定向电纺纤维膜的可调制偏振片的制备
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    高等学校化学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    顾忠泽
  • 通讯作者:
    顾忠泽
采用层层组装技术制备TiO2中空纳米纤维膜催化剂
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    材料工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    潘 超;董 丽;汪 静;顾忠泽
  • 通讯作者:
    顾忠泽
柔性PDA薄膜阵列用于双模光学检测VOC标志物气体
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国科学:化学
  • 影响因子:
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  • 作者:
    徐华;安远;张明坤;李佳佳;顾忠泽
  • 通讯作者:
    顾忠泽

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面向人体器官芯片的双光子聚合三维激光打印研究
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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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