具有三重形状记忆功能的高分子表面微图案及其与细胞作用机制

In contrast to the dual-shape memory polymers, triple shape memory polymers have been attracting more and more attentions in biomedical field due to the facts that they can meet the requirements of complex conditions and can change their shape easily according to the requirements.The project will firstly synthesize shape memory polyurethane(SMPU) based on poly(ε-caprolactone) -diols with carboxyl groups and a novel liquid crystal compound with an electron-rich pyridine ring(INCh),then prepare a supramolecular liquid crystalline polymer composite with triple shape memory function at 37 ℃ by the strong H-bonding interactions between SMPU and INCh, fabricate these micropatterns including microarrays and micrograves on the surface of the polymer composite film by means of the graphical stamp method, and finally investigate the cell behaviours in detail on the surface substrate with dynamic changes, which results from the introducing of triple shape memory function of the polymer composite into the surface microstructure.Based on the study we can precisely understand the cell-substrate interaction mechanism.

与目前研究较多的二重形状记忆高分子材料相比，三重形状记忆高分子由于更能满足复杂条件的要求，能根据需要产生复杂、积极的变形，在生物医学领域受到了研究者的越来越多的关注。本课题拟在聚己内酯二醇基础上先合成不同羧基含量的形状记忆聚氨酯和异烟酸胆甾醇酯液晶基元，再通过分子间氢键作用将高分子与液晶小分子组装得到一种能在37 ℃产生形状记忆功能且回复时间可控的具有侧链液晶结构的高分子复合材料,最后通过图形印章法在高分子复合材料薄膜表面制备微图形结构（以微沟槽和微点阵为主），将高分子材料的三重形状记忆功能引入表面微结构中,详细考察细胞在动态变化的表面基底上其功能如何变化。通过本项目的研究,期望能深入理解细胞与基底表面的相互作用机理。

M与目前研究较多的二重形状记忆高分子材料相比，三重形状记忆高分子由于更能满足复杂条件的要求，能根据需要产生复杂、积极的变形，在生物医学领域受到了研究者的越来越多的关注。在该基金的资助下，本课题合成了系列形状记忆高分子材料：（1）在聚氨酯主链中引入吡啶环合成了高度pH敏感的聚合物；（2）合成了以聚乙烯醇（PVA）为基质的化学交联聚合物PVA-HDI-i系列以及利用四重氢键作用作为物理交联的聚合物PVA-UPy-i系列；（3）以生物相容性好的四臂聚己内酯(4sPCL)和聚乙二醇(PEG)为原料，通过简单的光交联制备了c-4sPCL-PEG;4）选择6臂聚乙二醇（PEG）作为引物，制备了树枝状的高分子6臂聚乙二醇-聚己内酯共聚物（6A PEG-PCL）。以这些形状记忆高分子材料为基底，制备了不同形态的微图形结构，可分为微沟槽、放射状微图形、正三角形、正方形、正六边形以及圆形等。细胞实验发现在该类动态几何微图形上，动态过程会因几何形状的不同，不同程度的影响干细胞的细胞骨架的重组，进而影响成骨和成脂的分化。通过兔子的下颌骨修复实验，发现动态过程与图形的形态能够同时影响体内的成骨，其中动态的正方形成骨能力最好。另外，用形状记忆高分子制备的血管支架，在动物体内可实现微创植入。研究结果在Small、Biomaterials等期刊发表SCI收录文章17篇，获得国家发明专利4项，培养研究生6名，荣获2015年四川省科技进步奖自然科学一等奖，在国内外学术会议上做报告10人次。