催化释放一氧化氮的手性微环境及其细胞相容性研究

Chirality is the unique nature of biosystems, and chiral recognition increases the selective interaction which is the key factor of correct realization of multiple biofunctions in complex biosystems. Based on the preliminary study of constructing of catalytically bioactive surface to induce nitric oxide (NO) release, this project will introduce chiral conformation on the catalytically bioactive surface thus to introduce chiral recognition or selective interaction between materials surface and proteins or cells. The objects are to further improve of the biocompatibility and to obtain a combined property of endothelial compatibility and catalytic NO release. By evaluation of adsorption of typical blood proteins on the chiral surface and catalytic NO release in complex systems, and also by cytocompatibility analysis, blood compatibility analysis and in vivo implantation research, the law of interaction between and proteins, blood or cells as well as the influence of chiral microenvironment on catalytic activity will be explored. Since it is very important of the selective interaction between biomaterials and biointerfaces, this study will provide essential scientific basis for designing and developing outstanding performance biomaterials.

手性是生物系统所具有的独特性质，手性识别增加了复杂生物系统中相互作用的选择性，是各种生物学功能得以正确实现的关键。在申请者前期仿生催化活性构建及其原位诱导一氧化氮（NO）释放的研究基础上，本项目拟在催化活性表面进一步引入手性构象，使材料表面与蛋白、细胞之间具有手性识别或选择性相互作用，进一步改善材料表面的生物相容性，获得兼顾内皮细胞相容的释放一氧化氮的催化活性手性表面。通过复杂体系中典型血浆蛋白在手性表面的吸附与催化释放NO的评价；体外细胞相容性分析、血液相容性分析、动物体内植入实验等系统性研究，获得手性微环境与蛋白、血液、细胞作用的规律以及对催化活性的影响。由于生物材料与生物界面选择性相互作用的重要性，本项目的研究将为性能优异的生物材料的设计与制备提供必要的科学依据。

手性是生物系统所具有的独特性质，手性相互作用或手性选择性可能增强生物材料与生物体系的相互作用。本研究采用聚多巴胺作为中间连接层，在心血管材料表面固定不同手性胱氨酸或硒代胱氨酸催化内源性供体降解释放一氧化氮（NO），同时构建具有不同手性的催化活性层。通过控制聚多巴胺的层数制备了系列具有与内皮细胞释放NO速度相当的催化活性表面。在表面成分、亲疏水性等其余条件完全相同的情况下，固定L-型催化活性分子的样品具有更强的催化释放一氧化氮功能。其原因是由于该表面手性有利于血浆蛋白的表面吸附和内源性供体在表面的传质。在与内皮细胞释放NO速度相当的范围内，较大的NO释放速度有利于维持内皮细胞的活性和功能。本项目的研究结果显示L样品通过表面手性增强蛋白质表面吸附和催化释放NO，从而增强了材料表面的血液相容性和内皮细胞相容性。