基于新型氨基酸类超分子水凝胶的细胞培养支架材料研究

拟开展基于新型氨基酸类超分子水凝胶的细胞培养支架材料的研究工作：通过设计分子主体结构、空间构型等，合成出由疏水且结构对称刚性核（如1,4-环己烷二甲酸基）、含氨基酸及衍生物的中间层、含氨基功能团的外层组成的小分子量有机超分子。该超分子具有新型的结构特征和优势：刚性核为超分子提供疏水-疏水或π-π共轭等相互作用，有利于超分子的自组装；中间层包含的氨基酸及其衍生物可解决超分子凝胶的生物相容性及可降解问题；而外层引入对酸碱敏感的基团，使超分子之间具有氢键的相互作用，从而使超分子的自组装过程具有可控性。项目拟进而调控新型氨基酸类超分子自组装成纳米纤维水凝胶的过程，研究pH值、离子强度等参数对自组装过程的影响规律，并研究凝胶对细胞（如THLE-2肝细胞）生长与粘附的影响和凝聚材料的毒性及生物相容性等特征，探索细胞与纳米纤维凝胶之间的作用机理与规律，对新型氨基酸类超分子作为细胞培养材料进行基础性研究。

长期以来，对细胞粘附的研究主要集中在二维表界面，而非真正意义上仿生细胞生长环境，不能够深入探讨细胞粘附、生长等的本质。因此，构建仿生组织细胞来源的三维生长环境就成了组织工程研究中亟需解决的关键问题。针对上述的问题，本研究开展了新型氨基酸类超分子水凝胶的细胞培养支架材料的研究。设计制备了基于刚性核（如1,4-环己烷二甲酸基）小分子量有机超分子，通过可控的自组装，可形成具有仿生细胞外基的三维水凝胶结构，拥有生物相容性，外场响应性等特点。探索了细胞与纳米纤维凝胶之间的作用机理与规律，特别指出，首次发现仿生三维微纳米结构的手性特征对细胞粘附生长等生理活动有着极大的影响，如左旋的纳米纤维结构可促进细胞在三维环境中的粘附生长，而右旋的则抑制细胞的粘附生长，该发现为制备基于新氨基酸类超分子水凝胶的三维网架材料的提供了理论基础。.总之，基于超分子凝胶材料的可控研究，该项目先后获得了国家自然科学基金等项目的进一步资助，并入选了2014年上海市高校特聘教授等人才基金项目。在该项目资助下，发表SCI论文24篇，包括Angew. Chem. Int. Ed., ACS Nano, Chem. Commun., Macromol. Rapid Commun., ACS Appl. Mater. Interf.等，已经授权国家发明专利4项。在国内外学术会议上做邀请报告8次。