针对肝细胞体外培养的糖基化高分子膜的创制

本项目的目的是通过表面糖基化手段，创制一类具有糖生物活性的高分子材料。以天然半乳糖分子出发，对富含羟基的高分子膜进行活化和亲核加成, 通过加成活性的差异调节表面糖浓度, 实现大鼠原代肝细胞在所创制的材料上的特异性贴壁黏附、保持肝细胞正常的功能和优化中、长期体外培养的条件。同时，发展生物活性高分子的表面化学分析和生物学评价方法：X-射线光电子能谱测定膜活化和加成的程度；酶链凝聚素分析(enzyme-linked lectin assay, ELLA)和永生化肝细胞株(HepG2)评价糖表面浓度对生物活性的影响。所创制的糖基化材料能够模拟和优化细胞培养环境,进一步认识细胞/材料作用机制,为生物活性高分子材料的再设计和合成提供实验依据和理论指导。

高分子的糖基化赋予了材料糖的生物活性, 业已成为研究糖参与的细胞生理活性和认识细胞／材料作用机理的重要工具。化学糖基化高分子材料具有化学结构明确、糖基化程度和机械性能可操控等优点，在生物医学领域有着广泛的应用。在本自然科学基金的资助下，我们基于乙烯基砜化学发展了一类新颖的化学糖基化方法，设计和制备了有着明确生物活性的半乳糖糖基化和甘露糖糖基化材料。以提高特异性生物活性和降低非特异性吸附为目标，研究和表征了上述两种高分子材料糖基化的反应条件；采用血凝素分析技术，确定了糖基化材料在蛋白质水平的活性，验证了糖基化材料的特异性识别以及多价态结合强度；采用人类巨噬细胞，评价了甘露糖糖基化材料的毒性和细胞黏附；采用人类肝细胞，跟踪了培养过程中半乳糖糖基化材料对于细胞分泌白蛋白和尿素的影响。实验结果表明，基于乙烯基砜化学的糖基化方法操作性强、重现性好、密度可控，所制备的糖基化高分子材料具有良好的生物活性和相容性，可以作为生物活性高分子应用于生物医学领域。在此基础之上，我们设计合成了一种含有乙烯基砜基团的自组装分子，制备和表征了高质量的单分子自组装膜，研究了偶联甘露糖反应动力学和反应热力学。研究表明，乙烯基砜化学具有高反应活性和不易水解的特点，展示了反应动力学控制糖基密度的可行性以及偶联生物活性配基的多样性。截止到12月份，我们共正式发表SCI论文7篇、申请专利2项、会议口头报告2人次，如期较好地完成了项目。