两亲性可降解导电聚合物及其可注射水凝胶的制备与性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21304073
  • 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:
    B0503.有机功能材料化学
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Degradable and electrically conducting polymers with the unique properties of being electrically conducting and degradable are used as bioactive scaffolds for tissue engineering. Most of the exsiting degradable conduting polymers dissolve in common organic solvent. However, this could lead to environmental problem and toxicity, especially when used in vivo. In this proposal, on the basis of our previous work on design and synthesis of degradable conduting polymers with different architecture, we will synthesize two kinds of amphiphilic ABC type triblock and ABCBA type multiblock copolymers, where A, B and C represent poly(ethylene glycol), aliphatic polyester and aniline oliogomers, respectively. These rod-coil block copolymers would self-assemble in water due to their amphiphilic nature. These micelles will transform into injectable hydrogles with increasing the polymer concentration in aqueous solution. The effect of composition, structure, block length, oxidation state of aniline oligomer on the self-assembly behavior will be discussed. The optimized condition for the transition and the properties of the injectable hydrogels will be studied. The cytotoxicity of these materials will also be investigated. These conductive degradable injectable hydrogels as scafolds have great petential application in neural, bone and cardic regeneration where electroactiviety is needed. This will lead to new possibilities of applications of degradable conducting polymers in tissue engineering.
生物可降解导电聚合物作为生物活性支架材料在再生医学中具有重要的应用价值。然而目前报道的可降解导电高分子材料不具有两亲性质,一般只能溶解在有机溶剂中,不利于环境保护和严重阻碍在人体内的应用。为此,在我们合成不同大分子构造的可降解导电聚合物的前期研究基础上,本项目拟合成两类两亲性的可降解导电高分子材料-ABC型和ABCBA型两亲性可降解导电共聚物(A:苯胺寡聚物嵌段;B:脂肪族聚酯可降解嵌段;C:聚乙二醇亲水性嵌段)。这些两亲性导电嵌段聚合物在水溶液中自组装形成胶束;胶束浓度增大形成导电性生物降解可注射水凝胶。本项目拟研究聚合物组成、结构、嵌段大小、苯胺氧化态等对自组装行为的影响,以及导电可注射水凝胶的形成条件及性能,并测定其细胞毒性,为可注射水凝胶作为可注射导电组织工程支架在神经、骨骼、心脏等电信号刺激敏感的组织修复中的应用奠定基础,最终将为可降解导电聚合物在组织工程中的应用提供新的途径。

结项摘要

本征型导电高分子可以促进细胞的粘附、增殖和分化,在对电信号敏感组织的修复中具有重要的应用价值。但是导电聚合物的不可加工性和不可降解性限制了他们在组织再生中的应用。另外,目前报道的可降解导电聚合物大部分只能溶解在有机溶剂中,从而会影响材料的细胞相容性。所以,本项目合成具有两亲性的可降解导电聚合物,通过调控聚合物的组成和亲水性,从而使他们溶解在水溶液中,可以制备成可降解的导电性可注射水凝胶。本项目主要从以下几个方面开展了研究:1. 利用化学交联的方法合成了京尼平交联明胶接枝聚苯胺水凝胶。2. 通过双网络技术设计并合成了基于明胶接枝聚苯胺/羧甲基壳聚糖高强度可降解导电性可注射水凝胶。 3. 设计合成了基于季铵化壳聚糖接枝聚苯胺/氧化葡聚糖的具有抗菌性能和导电性能的可注射水凝胶。4. 为了避免化学交联带来的毒性问题和副反应,本项目利用物理交联的方法合成了可降解导电性可注射水凝胶,这包括利用两亲性聚合物自组装的方法制备了单组份双亲性导电聚合物(苯胺四聚体-聚己内酯-聚乙二醇-聚己内酯-苯胺四聚体五嵌段聚合物)水凝胶,以及提出利用主客体相互作用制备主链为聚乙二醇接枝苯胺四聚体/环糊精二聚体电活性可注射水凝胶的新方法。5.开发了具有导电性和自愈合性能的可注射水凝胶,并探索了他们作为细胞释放载体在心肌梗死中的初步应用。6. 开发了导电纳米纤维/水凝胶核壳结构的复合组织工程支架,并研究了该复合支架对骨骼肌再生的促进作用。.这些新型导电性可注射水凝胶都具有良好的生物相容性,他们将为可降解导电聚合物作为新型活性组织工程支架材料在组织再生中的应用提供新的途径。.近三年,在该项目的资助下共发表SCI论文24篇,其中包括ACS Nano 1篇、Biomaterials 3篇,ACS Applied Materials and Interfaces 3篇,Chemistry of Materials 1篇, Journal of Materials Chemistry B 6篇, Acta Biomaterialia 2篇, ACS Macro Letters 1篇等国际权威期刊。培养硕、博生6名,其中毕业博士1名,硕士2名。项目组成员参加国内外学术会议6次并做报告。

项目成果

期刊论文数量(24)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
In situ forming biodegradable electroactive hydrogels
原位形成可生物降解的电活性水凝胶
  • DOI:
    10.1039/c3py01634j
  • 发表时间:
    2014-01-01
  • 期刊:
    POLYMER CHEMISTRY
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Li, Longchao;Ge, Juan;Ma, Peter X.
  • 通讯作者:
    Ma, Peter X.
Antibacterial and conductive injectable hydrogels based on quaternized chitosan-graft-polyaniline/oxidized dextran for tissue engineering
用于组织工程的基于季铵化壳聚糖-接枝-聚苯胺/氧化葡聚糖的抗菌和导电可注射水凝胶
  • DOI:
    10.1016/j.actbio.2015.08.006
  • 发表时间:
    2015-10-15
  • 期刊:
    ACTA BIOMATERIALIA
  • 影响因子:
    9.7
  • 作者:
    Zhao, Xin;Li, Peng;Ma, Peter X.
  • 通讯作者:
    Ma, Peter X.
Electroactive biodegradable polyurethane significantly enhanced Schwann cells myelin gene expression and neurotrophin secretion for peripheral nerve tissue engineering
电活性生物可降解聚氨酯显着增强雪旺细胞髓磷脂基因表达和神经营养素分泌,用于周围神经组织工程
  • DOI:
    10.1016/j.biomaterials.2016.02.010
  • 发表时间:
    2016-05-01
  • 期刊:
    BIOMATERIALS
  • 影响因子:
    14
  • 作者:
    Wu, Yaobin;Wang, Ling;Ma, Peter X.
  • 通讯作者:
    Ma, Peter X.
Nanofiber Yarn/Hydrogel Core-Shell Scaffolds Mimicking Native Skeletal Muscle Tissue for Guiding 3D Myoblast Alignment, Elongation, and Differentiation
纳米纤维纱/水凝胶核壳支架模仿天然骨骼肌组织,用于指导 3D 成肌细胞对齐、伸长和分化
  • DOI:
    10.1021/acsnano.5b03644
  • 发表时间:
    2015-09-01
  • 期刊:
    ACS NANO
  • 影响因子:
    17.1
  • 作者:
    Wang, Ling;Wu, Yaobin;Ma, Peter X.
  • 通讯作者:
    Ma, Peter X.
Self-Healing Conductive Injectable Hydrogels with Antibacterial Activity as Cell Delivery Carrier for Cardiac Cell Therapy
具有抗菌活性的自愈导电注射水凝胶作为心脏细胞治疗的细胞递送载体
  • DOI:
    10.1021/acsami.6b04911
  • 发表时间:
    2016-07-13
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Dong, Ruonan;Zhao, Xin;Ma, Peter X.
  • 通讯作者:
    Ma, Peter X.

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表层混凝土性能评价方式研究和发展
  • DOI:
    10.13905/j.cnki.dwjz.2021.11.006
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    低温建筑技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨星星;王宝民;艾红梅;王万里;韩俊南;郭保林
  • 通讯作者:
    郭保林
导电高分子生物材料在组织工程中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    科学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李勐;郭保林
  • 通讯作者:
    郭保林
基于应变监测的独塔自锚悬索桥塔侧支撑反力识别
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    陈一飞;孙宗光;季辉;郭保林
  • 通讯作者:
    郭保林

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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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