可控界面硬度的生物医用材料及其调控肿瘤细胞功能的研究

生物材料已经成为材料学科领域最重要的研究热点及新兴学科增长点。其中，细胞与材料之间的相互影响与调控是当前研究的热点之一。本项目研究就是，将超分子静电自组装与电聚合交联技术相结合，利用电交联的高度可控性，构建高精度较大模量范围内硬度可控的微纳米尺度涂层，为研究材料表面硬度对肿瘤细胞功能的基本影响规律，提供有效的技术平台；通过研究涂层硬度对肿瘤细胞功能的影响，揭示细胞对于环境物理因素感知的内在机理；通过对基底导电表面的图案化处理，构建涂层硬度的图案化，探索图案化硬度对肿瘤细胞功能的主动调控，为设计和构建材料表面性质调控肿瘤细胞功能提供可靠的科学依据。

在本项目的资助下及针对预期研究目标，我们围绕可控硬度的生物材料涂层界面这一背景，进行了一系列的研究：1）制备了基于聚吡咯的层状组装体系，我们通过多层膜内吡咯的原位聚合，制备了聚电解质多层膜与聚吡咯的复合涂层膜，实现了基于电化学反应的可控硬度超薄类水凝胶材料体系；通过控制聚吡咯的复合量，我们研究了该种涂层硬度对肿瘤细胞行为的调控规律；2）进一步开发了基于电化学调控的硬度可控多层膜材料体系，利用二茂铁的电活性特性，制备了具有精细溶胀调控的类水凝胶多层膜，由此达到新的电化学调控界面硬度体系；利用该种多层膜平台，我们同样研究并实现了对多种细胞行为的调控目的；3）利用低硬度水凝胶多层膜与高硬度传统基底材料相结合，我们开发了一种全新的，能够实现细胞感知的复合表观硬度调控体系，巧妙的利用低硬度多层膜厚度，调控高硬度基底对细胞影响的程度；通过该种材料平台，我们实现了对细胞的选择性粘附，为研究细胞调控界面提供了新的手段；4）制备了新型的电聚合多巴胺涂层，大大加快了聚多巴胺涂层的制备速度，进一步研究了细胞在聚多巴胺表面的黏附机理，实验结果为聚多巴胺潜在的工业化应用提供了可靠的科学依据。在本项目的资助下，课题组成员多人次参加国内和国际学术会议，并培养毕业博士研究生一名和硕士研究生两名，已在包括Biomaterials、Langmuir、Macromol Biosci、ACS Appl Mater Inter等核心期刊上发表SCI收录论文15篇。