多重可逆共价法构建动态生物界面及其用于调控细胞行为的研究

Recently, dynamic biointerfaces with controllable presentation of bioactivities for modulating cell behaviors have shown great promise in the field of biological research and biomedical applications. Current systems, however, commonly have shortcomings including invasive external stimulus, releasing toxic chemicals and monotonous cell function (i.e., mainly for the control of cell adhesion), thus greatly limiting their wide applications. To improve the mode of current systems and expand their bio-functions, this project proposes to design several low-toxicity biomimetic peptides with diversified bioactivities and then immobilize such biomimetic peptides onto a phenylboronic acid-polymer modified interface via reversible multicovalent phenylboronic acid/catechol bonds, finally fabricating a novel dynamic biointerface with low toxicity, various bio-functions and internal biological responsiveness (i.e., sugar-sensitivity). The project will further investigate the controllable binding properties of the biomimetic peptides and explore the regulating mechanism for both cell adhesion and stem cell osteogenic differentiation. In a word, this project will not only provide a new train of thought for fabrication of dynamic biointerfaces but will also greatly promote the development of their bio-functional diversification and even the development in the field of biomaterials.

近年来，可动态呈现表面生物活性以调控细胞行为的动态生物界面材料在生物医学领域展现出极大的研究和应用前景。然而，当前的动态生物界面却常存在外部刺激的损伤性、释放有毒化学物质以及调控细胞行为单调性（局限于调控细胞贴附）的不足，限制了其广泛的应用。本研究以改进动态生物界面的构建方式和拓展其表面生物功能为主要目标，拟制备具有不同生物功能的、低毒的生物模拟活性肽，并采用苯硼酸/邻苯二酚的多重可逆共价作用将其动态结合在苯硼酸类聚合物改性的界面，旨在构建出既具备内在生物学刺激响应性又具备较低细胞毒性的、功能多样化的、糖敏感动态生物界面。研究中将深入探索这一动态生物界面体系表面生物活性分子的可控结合性能，以及这一性能对细胞贴附性能和干细胞成骨分化性能的调控作用。本项研究不仅可以为动态生物界面的体系构建提供了新的思路，而且对动态生物界面的生物功能多样化发展乃至生物材料领域的发展均具有重要推进作用。

近年来，可动态呈现表面生物活性以调控细胞行为的动态生物界面材料在生物医学领域展现出极大的研究和应用前景。然而，当前的动态生物界面却常存在外部刺激的损伤性、释放有毒化学物质以及调控细胞行为单调性（局限于调控细胞贴附）的不足，限制了其广泛的应用。本研究以改进动态生物界面的构建方式和拓展其表面生物功能为主要目标，制备了具有不同生物功能的、低毒的生物模拟活性肽，并采用苯硼酸/邻苯二酚的多重可逆共价作用将其动态结合在苯硼酸类聚合物改性的界面，构建出既具备内在生物学刺激响应性又具备较低细胞毒性的、功能多样化的、糖敏感动态生物界面。研究中我们深入探索了这一动态生物界面体系表面生物活性分子的可控结合性能，以及这一性能对细胞贴附性能和干细胞成骨分化性能的调控作用。本项研究不仅可以为动态生物界面的体系构建提供了新的思路，而且对动态生物界面的生物功能多样化发展乃至生物材料领域的发展均具有重要推进作用。