具有优良仿生内皮功能的类贻贝心血管涂层材料的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51703144
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    24.0万
  • 负责人：
    罗日方
  • 依托单位：
    四川大学
  • 学科分类：
    E0307.智能与仿生材料
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Surface coagulation and endothelial cell dysfunction after implantation frequently caused the failure of vascular implants. Surface modification techniques have important scientific significance and could provide multi-functional bioactivities on material surface. Inspired by endothelial cell function, this project is focusing on preparing copper-incorporated mussel-inspired coatings with the function of in-situ catalytic generation of nitric oxide (NO). The surface phenol group content, copper-incorporated amount and release behavior were further studied to investigate the ability of coatings on decomposing endogenous NO donor to release NO. Anti-CD34 antibody was further immobilized on the surface for the study of enhanced in-situ re-endothelialization. The mechanisms of the synergetic effect of NO generation and in-situ endothelialization will be investigated. By this project, new knowledge on regulating and controlling of surface biological function and response will be achieved. A model of preparing mussel-inspired copper-incorporated polyphenol coating will be established and could provide foundation to the research and applications of bio-multifunctions on cardiovascular material surface.
心血管材料植入引发的表面凝血反应及内皮功能紊乱常常导致植入的失败。通过表面改性赋予材料多功能生物活性具有十分重要的科学意义。本项目从仿生内皮功能角度出发，模拟贻贝足丝蛋白组成，在材料表面制备具有催化一氧化氮（NO）原位再生释放功能的载铜涂层，通过涂层中多酚官能团含量、铜的装载量及释放行为的控制与研究，探究涂层在原位催化血液内源性NO供体分解释放NO的能力，并进一步在材料表面固定CD34抗体分子，开展心血管材料内皮化修复的研究。研究涂层在催化NO释放及促进原位内皮化等多功能协同作用实现的影响因素。通过项目的研究开展，将在心血管材料表面生物功能及生物应答调控方面取得进一步认识，并建立起基于仿生贻贝的载铜涂层制备模型，为心血管材料表面生物多功能化的研究与应用提供研究基础

结项摘要

本项目针对心血管植介入器械植入后面临的凝血、炎症、增生及内皮化困难等问题，从结构上仿生贻贝足丝蛋白组成、功能上仿生内皮细胞，构建了以儿茶酚和多酚单元介导的，铜离子和肝素等大分子负载的心血管涂层材料。本项目主要构建了2类类贻贝仿生内皮功能涂层，分别是：1）儿茶酚预修饰的生物大分子负载铜离子构建内皮细胞功能仿生涂层以及2）“三明治”夹心模型的仿生内皮功能涂层。两类涂层都是依托层层自组装方面构建，前者主要是针对聚电解质的侧链进行儿茶酚基团的预修饰，使得生物大分子模拟贻贝足丝蛋白成分，后者主要是把多酚化合物作为中间层，以“三明治”的方式引入到层层自组装涂层中。通过对这两类涂层开展的系统材料学和生物学评价，表明仿贻贝的儿茶酚或多酚化合物的引入，可以有效提升涂层中组分的引入量和稳定性，且通过儿茶酚或多酚的含量可以组装不同的铜离子，进而催化血液内源性一氧化氮供体分解释放一氧化氮，模拟内皮细胞功能，从而实现抗凝、抗炎、抗增生及加速原位内皮化的进程。特别地，研究中发现多酚化合物的金属离子的配位作用会增强其对抗外环境解体的能力，因此额外扩展构建了兼具耐腐蚀性能与生物相容性的镁合金转化膜，通过电化学实验和降解实验证实了涂层的保护性能，并通过皮下植入实验证明了这类转化膜在抗炎方面的性能。.通过本项目的开展，获取了类贻贝的内皮功能仿生涂层构建的关键核心参数和影响因素，并通过系统的体外生物相容性、半体实验和体内动物实验手段证实了类贻贝心血管涂层材料用于植介入器械材料表面改性的潜能。此外，本研究中设计的方法学具有广谱性，也可以拓展到其他领域的生物材料表面改性研究中。

项目成果

期刊论文数量（5）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（3）
Bionic Tea Stain-Like, All-Nanoparticle Coating for Biocompatible Corrosion Protection
仿生茶渍状全纳米颗粒涂层，具有生物相容性腐蚀防护
  • DOI：
    10.1002/admi.201900899
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Advanced Materials Interfaces
  • 影响因子：
    5.4
  • 作者：
    Zhang Bo;Yao Ruijuan;Li Linhuo;Li Mingyu;Yang Li;Liang Zhen;Yu Hongchi;Zhang Hao;Luo Rifang;Wang Yunbing
  • 通讯作者：
    Wang Yunbing
Catechol-mediated and copper-incorporated multilayer coating: An endothelium-mimetic approach for blood-contacting devices
儿茶酚介导和铜掺入的多层涂层：用于血液接触装置的内皮模拟方法
  • DOI：
    10.1016/j.jconrel.2020.02.002
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Journal of Controlled Release
  • 影响因子：
    10.8
  • 作者：
    Yang Li;Li Linhua;Wu Haoshuang;Zhang Bo;Luo Rifang;Wang Yunbing
  • 通讯作者：
    Wang Yunbing
Epigallocatechin gallate mediated sandwich-like coating for mimicking endothelium with sustained therapeutic nitric oxide generation and heparin release
表没食子儿茶素没食子酸酯介导的三明治样涂层，用于模仿内皮细胞，具有持续治疗性一氧化氮的产生和肝素的释放
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Biomaterials
  • 影响因子：
    14
  • 作者：
    Bo Zhang;Ruijuan Yao;Cheng Hu;Manfred F. Maitz;Haoshuang Wu;Kunpeng Liu;Li Yang;Rifang Luo;Yunbing Wang
  • 通讯作者：
    Yunbing Wang
Multifunctional coatings that mimic the endothelium: surface bound active heparin nanoparticles with in situ generation of nitric oxide from nitrosothiols
模拟内皮的多功能涂层：表面结合的活性肝素纳米颗粒，由亚硝基硫醇原位生成一氧化氮
  • DOI：
    10.1039/c8tb00596f
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Journal of Materials Chemistry B
  • 影响因子：
    7
  • 作者：
    Rifang Luo;Jiang Zhang;Weihua Zhuang;Lu Deng;Linhua Li;Hongchi Yu;Jin Wang;Nan Huang;Yunbing Wang
  • 通讯作者：
    Yunbing Wang
Green Tea Polyphenol Induced Mg2 -rich Multilayer Conversion Coating: Toward Enhanced Corrosion Resistance and Promoted in Situ Endothelialization of AZ31 for Potential Cardiovascular Applications
绿茶多酚诱导富含 Mg2 的多层转化涂层：增强 AZ31 的耐腐蚀性并促进原位内皮化，在心血管领域具有潜在应用
  • DOI：
    10.1021/acsami.9b17221
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子：
    9.5
  • 作者：
    Zhang Bo;Yao Ruijuan;Li Linhua;Wang Yanan;Luo Rifang;Yang Li;Wang Yunbing
  • 通讯作者：
    Wang Yunbing

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其他文献

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罗日方的其他基金

双界面组合驱动的宏观尺度血小板膜涂层及用于植介入心血管材料改性的研究
  • 批准号：
    32371401
  • 批准年份：
    2023
  • 资助金额：
    50 万元
  • 项目类别：
    面上项目

相似国自然基金

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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

        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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