基于线型光响应液晶高分子的动态体外血管模型构筑及应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51903054
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0307.智能与仿生材料
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

In vitro blood vessel model is a powerful research model for vascular-related diseases and their drug development. Incorporating smart materials into the construction of in vitro blood vessel models will allow for the easy control of their dynamic response to mimic the performance of blood vessels under physiological conditions. This project aims to prepare a novel dynamic light-manipulating in vitro blood vessel model with the aid of photoresponsive linear liquid crystal polymers (LLCPs). By ring-opening metathesis copolymerization, various LLCPs with different structures will be designed and synthesized to understand the structural effect upon their mechanical properties and photoresponsive behaviors. In combination of LLCPs, commercial microtubular materials and biocompatible materials, a composite scaffold will be fabricated to construct the in vitro blood vessel model. With the regulation of the interfaces among materials, the composite scaffold will be optimized for the overall biocompatibility, physical and chemical properties. Then, in vitro 3D cell culture of vascular endothelial cells onto this scaffold will lead to the construction of the blood vessel model with dynamic light-induced deformability. Through the local light-manipulating of this model, the in vitro dynamic mimic of blood vessels can be realized, allowing the study on the morphology and function changes of vascular endothelial cells under dynamic stress. This project will further expand the material basis for in vitro blood vessel models. Moreover, the viable control mechanism through light may open up a new platform for the dynamic manipulation of in vitro blood vessel models.
体外血管模型在血管相关疾病及其药物研发过程发挥着重要作用。利用智能材料制备动态响应的体外血管模型不仅可以为血管结构仿生提供简便的构筑方法,还有望模拟血管在生理条件下的动态行为。本项目拟利用开环易位共聚制备不同类别的线型光响应液晶高分子,精确调控其结构与性能,着重研究分子结构对光响应高分子力学性能及光响应形变行为的影响因素。通过结合商用微管材料及生物相容性材料,制备三维管状骨架模拟人体血管结构,掌握不同材料界面贴合能力与材料表面生物相容性的调控与优化机制,匹配各材料物理及化学性质。进而引入血管内皮细胞,实现其体外三维培养,构筑具有光控动态形变能力的体外血管模型,并通过局部光照操控其动态形变,实现血管多种动态过程的仿生,从而掌握血管内皮细胞在动态环境下的形态与功能变化。本项目有望进一步拓展体外血管模型的材料选择,为动态体外血管模型提供新的调控机制。

结项摘要

利用光响应高分子构筑体外血管模型可以在模仿血管结构的基础上,仿生其生理动态行为。本项目利用开环易位共聚和逐步加成聚合的方式制备了两类线型光响应高分子。通过第二共聚单体的引入,精确调控了这些智能材料的热力学性能及光控形变能力,初步掌握了调控这些光响应线型高分子性能的原理。接着,通过引入人血管内皮细胞实现在体外培养,评估了这些材料的细胞相容性,并针对材料在细胞培养过程中的潜在风险,利用大分子修饰改性材料表面,优化其亲疏水性能及生物相容性。进而,通过研究这类材料与商用微管材料复合工艺及界面匹配性,提出利用光流体化效应实现界面光修复,解决复合材料界面潜在剥离脱落的问题。最后,利用这些材料的加工优势,制备了多种具有光致形变特点的复杂三维仿生模型,并结合商用微管,仿生血管结构与功能,构筑了一种多层三维微管执行器,模拟了血管舒张及血液流动、循环等过程。本项目开发的光响应线型高分子共聚物可以扩充现有智能材料库,拓展其在生物医药领域的应用,简化现有体外血管模型的设计及操控设备,有望对相关疾病的药物研发提供模型,也将给生物诊疗及可穿戴医疗设备提供新的材料选择。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Liquid Crystal Soft Actuators and Robots toward Mixed Reality
面向混合现实的液晶软执行器和机器人
  • DOI:
    10.1002/adfm.202009835
  • 发表时间:
    2021-02
  • 期刊:
    Advanced Functional Materials
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Chongyu Zhu;Yao Lu;Lixin Jiang;Yanlei Yu
  • 通讯作者:
    Yanlei Yu
Dynamic Interfacial Regulation by Photodeformable Azobenzene-Containing Liquid Crystal Polymer Micro/Nanostructures
光致变形含偶氮苯液晶聚合物微/纳米结构的动态界面调控
  • DOI:
    10.1021/acs.langmuir.0c00582
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Langmuir
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Chongyu Zhu;Yao Lu;Jiahao Sun;Yanlei Yu
  • 通讯作者:
    Yanlei Yu
A Photoorganizable Triple Shape Memory Polymer for Deployable Devices
用于可部署设备的光组织三重形状记忆聚合物
  • DOI:
    10.1002/smll.202106443
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Small
  • 影响因子:
    13.3
  • 作者:
    Jiahao Sun;Bo Peng;Yao Lu;Xianxi Zhang;Jia Wei;Chongyu Zhu;Yanlei Yu
  • 通讯作者:
    Yanlei Yu
Contactless Manipulation of Mixed Phase Fluids in Liquid Crystal Polymer Microtubes Assisted with Light-Driven Vortex
光驱动涡流辅助液晶聚合物微管中混合相流体的非接触操控
  • DOI:
    10.1038/s41427-022-00424-1
  • 发表时间:
    2022-09
  • 期刊:
    NPG Asia Materials
  • 影响因子:
    9.7
  • 作者:
    Yao Lu;Lang Qin;Quan Liu;Zichuan Li;Weijia Zhang;Chongyu Zhu;Yanlei Yu
  • 通讯作者:
    Yanlei Yu

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其他文献

其他文献

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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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