组织工程功能支架材料及有序血管网络的构建

工程化组织中能否形成有序的血管网络是制约组织工程发展的一个重要因素。本项目旨在通过分子设计，合成一系列具有我国自主知识产权的组织工程功能支架材料，在对材料性能进行系统研究的基础上，用模板法与多步溶液浇注技术相结合的复合致孔技术构建有序血管网络支架，利用支架管腔内表面固定的生物活性分子，特异性地识别和黏附内皮（祖）细胞，在血管网络细胞支架内形成完整的内皮细胞膜层，建立工程化组织内构建血管网络的研究平台。通过研究功能化支架材料结构与性能的关系，支架材料构建复杂血管网络细胞支架的成型方法、影响因素以及与细胞的相互作用规律，生物反应器中动态培养条件与细胞的活动及功能的相互关系，肝细胞与血管内皮（祖）细胞共培养的相互作用规律，探索在工程化组织中构建血管网络的方法，为我国新型组织工程功能支架材料以及工程化组织中形成血管网络研究的发展开辟一个新的领域，为组织工程的发展作出贡献。

组织工程目前发展面临的一个主要障碍是如何在工程化组织中形成类似于人体自然组织的有序血管网络。本项目针对工程化组织中血管（网络）化的问题，设计合成系列新型生物降解高分子，利用细胞支架成型技术构建有序血管网络支架，通过干细胞技术大量获取血管细胞，利用血管细胞在血管（网络）支架支架上的培养，从体内外等各个不同层面，研究细胞支架对血管及血管网络形成的影响，为构建工程化组织中血管及其网络的形成提供有益的方法，为生物材料及组织工程的发展作出贡献。. 项目的完成的研究内容包括：（1）设计合成了包括聚氨基酸-聚酯共聚物，聚碳酸酯-聚酯共聚物以及聚酯/聚氨基酸复合降解高分子在内的一系列生物降解高分子组织工程细胞支架材料，系统研究了材料的组成、序列结构、链段长度等对其力学性能、降解性能以及生物相容性的相互关系，获得了多种可用于血管组织工程的细胞支架材料；（2）对血管网络细胞支架的成型进行研究，制备了具有复杂结构，并且管腔内表面具有规整微纳米结构和高度取向的血管网络细胞支架，能够诱导了血管平滑肌细胞的定向生长；（3）利用细胞支架材料构建了有利于促进血管网络形成或再生的生物活性物质释放系统；（4）完成了新型血管生物反应器的改进并建立了多项组织工程血管网络相关的检测技术；（5）开展了小鼠胚胎干细胞向血管平滑肌和内皮细胞定向诱导分化的研究，建立了大量获取血管细胞的技术和方法，并应用脂肪干细胞构建出了血管壁组织；（6）成功完成了体外血管的构建和体内功能研究，发现构建的血管网络细胞支架有利于血管细胞的长入并能够在体内大量诱导小血管形成血管网络。. 项目四年的实施过程中，共发表SCI收录研究论文44篇（含已接受待发表论文），其中SCI影响因子大于7的论文13篇（包括Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Funct. Mater., Biomaterials）。项目团队成员与欧洲及美国的多所高校和研究所建立了合作关系。团队成员1人获得基金委优秀青年基金，2人入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”，1人获上海市启明星(跟踪)计划等多项人才培养计划，1人获德国“洪堡基金”。参加项目的研究生共计20名，其中博士生8名，硕士生12名。