调控细胞迁移与分化的梯度医用高分子材料研究

基于再生医学原理的诱导再生材料能够原位诱导缺损组织和器官的再生，为解决组织、器官的丧失或功能障碍问题提供了一条新途径。在此过程中，细胞在材料上的迁移和分化是组织再生的两个最重要前提。然而，由于体内的复杂环境，细胞在材料中的迁移和分化过程仍知之甚少。本项目通过对材料表面的结构和功能设计，建立体外模型来研究和跟踪该过程。首先获得抗细胞粘附的生物惰性表面、促细胞粘附的生物活性表面和能够调控细胞分化的生物活性表面，实现生物活性因子在材料表面的高活性固定；进而建立和完善化学和物理梯度材料的制备和分析方法，获得细胞亲和性渐变的梯度材料。在此基础上，研究上述材料的表面性能对成纤维细胞、内皮细胞和骨髓间充质干细胞迁移和分化的影响规律。将上述原理和方法应用于三维材料的制备并实现细胞的诱导迁移与分化调控；进而为阐明材料的诱导再生机制、发展新型诱导再生材料及其应用奠定基础。

（1）建立了聚合物梯度材料的制备和分析方法，制备了聚合物接枝密度、链长度和溶胀性能连续变化的梯度材料表面，表征了其结构。（2）阐明了材料表面理化性质对细胞迁移行为的影响，发现了材料表面通过调控细胞粘附力进而调控细胞迁移行为的普适规律；具有梯度信号的材料同时实现了细胞迁移速度和方向的控制，细胞定向程度（95%）达当前国际最好水平；含有细胞配体的互补梯度的材料促进了细胞选择性粘附、定向迁移和高迁移速率。（3）制备了阿仑膦酸钠（干细胞成骨分化因子）梯度分布的生物降解材料，首次实现了骨髓间充质干细胞在材料表面的梯度分化。(4)设计了负载基因的活性组织修复材料，在体内诱导细胞迁移并加速了皮肤组织缺损的修复，同步实现关节软骨组织和软骨下骨的再生，效果达到当前国际最好水平。（5）发表SCI收录论文55篇，含Biomaterials 8篇；国际会议大会报告1次，国际会议主题报告和邀请报告12次；授权发明专利14项；获2011年度浙江省科学技术奖二等奖1项。（6）出站博士后1人，培养博士和硕士研究生12人。（7）与西班牙生物材料研究所、德国莱比锡大学、美国匹兹堡大学、新加坡南洋理工大学等开展了广泛的国际合作与交流；2012年在杭州主办了国际生物材料研讨会。