基于表面结构与性能的伤口愈合与瘢痕修复及建模研究

The project intends to focus on wound healing and scar repair research after the cell layer is wounded, break through the current limitations in technology and methods to study healing and repairing,carry out the design and control of surface properties and structure based on the biochip,open up prospective applications of wound healing and anti-scarring after cell layer is wound in drug screening and the related fields. Based on the mechanism of healing and scar repairing in the organism, biochip used as the platform,the channel surface properties and structure used as the core, the micro/nano multi-level structures on the biochip are modified by use of physical processing or chemical modification,and the surfec properties are controlled by combining the physical with chemical surface modification techniques and methods, then the cell layer is cultured into biochip, the laminar flow phenomenon unique in the microchannel is used to injure cell layer to form a wound, study of wound healing and scar repairing，establish wound healing and scar repairing model,and selcet new drugs.The important points in the project focus on functional interface, micro/nano structures, regulation of cell growth; regulation of micro/nano structure and performance of surface,cell wound healing model,scar repairing model, effects of multi-stimulus on wound healing and scar repairing.

本项目拟紧密围绕细胞层受创后的伤口愈合与瘢痕修复及建模研究，突破目前伤口愈合与瘢痕修复研究在技术与方法上的局限性，开展基于生物芯片的表面结构与性能的设计与调控，以及开拓细胞层受创后的伤口愈合与瘢痕修复研究在药物筛选等相关领域的前瞻性应用。拟利用仿生原理与方法，基于生物体中细胞伤口愈合和瘢痕修复的机理，以生物芯片为研究平台，以微通道表面结构与性能为核心，利用微加工等方法在生物芯片表面制备微/纳多尺度结构，结合物理和化学表面改性技术和方法调控表面性能，进一步细胞培养与种入细胞层，利用微流体在微通道中特有的层流现象，形成细胞层受创面获得伤口模型，研究细胞受创后的伤口愈合及瘢痕修复，建立伤口愈合与瘢痕修复模型，进而研究新型药物的筛选。重点研究：功能界面、微/纳多尺度结构、细胞生长调控协同作用；表面微/纳结构与性能的调控；细胞层伤口愈合和瘢痕修复模型；多刺激因素对伤口愈合和瘢痕修复的影响。

本项目紧密围绕细胞层受创后的伤口愈合与瘢痕修复及建模研究，突破了目前伤口愈合与瘢痕修复研究在技术与方法上的局限性，开展基于生物芯片的表面结构与性能的设计与调控，以及开拓细胞层受创后的伤口愈合与瘢痕修复研究在药物筛选等相关领域的前瞻性应用。利用仿生原理与方法，基于生物体中细胞伤口愈合和瘢痕修复的机理，以生物芯片为研究平台，以微通道表面结构与性能为核心，利用微加工等方法在生物芯片表面制备微/纳多尺度结构，结合物理和化学表面改性技术和方法调控表面性能，进一步细胞培养与种入细胞层，利用微流体在微通道中特有的层流现象，形成细胞层受创面获得伤口模型，研究了细胞受创后的伤口愈合及瘢痕修复，建立伤口愈合与瘢痕修复模型，进而研究新型药物的筛选。.利用微加工、化学方法和自组装等方法和技术，在微通道区域对称地（左右对称，上下对称）制备微/纳多尺度结构的微通道体系，制备了类荷叶乳突微/纳米多尺度结构，微米尺度矩形阵列，纳米线阵列结构等。同时，通过不同的改性方法，研究了不同的外场响应性分子（如光、电场、热、温度响应等）对微通道体系及其微米尺度结构的表面修饰，外场响应分子在相应的外场刺激下（如电场、光、温度、pH）或多个外场协同作用下（例如光/电协同）发生表面形貌、化学组成、化学构型和极性可逆变化，实现表面性能的智能调控。.利用原代培养的大鼠皮肤成纤维细胞、大鼠眼角膜上皮细胞、大鼠皮肤上皮细胞模拟建立皮肤损伤后伤口愈合模型、角膜损伤后伤口愈合模型、糖尿病术后伤口愈合模型。首先筛选出不同细胞在生物芯片中的最佳接种密度及细胞接种后的最佳培养时间。在微通道中获得细胞层后，利用微通道中微流体在低雷诺系数下形成层流的原理，在中间入口加入胰蛋白酶，其在微通道行进中消化细胞，形成细胞伤口模型。调控三入口和出口的微流体的流速，确保微通道的细胞层可得到几乎相同的受创面，提高实验的重复性和可靠性。加入不同的生物因子、药物、试剂，研究这些刺激因素对细胞受创后的生长、迁移凋亡等细胞生物学行为以及最后的伤口愈合的影响。最后，通过对各种实验数据进行统计与计算，建立细胞伤口愈合模型，从而指导药物筛选。.研究比较上述两种方法，建立的细胞伤口愈合模型，综合研究比较了通过层流制备的伤口模型和通过物理刮划制备的伤口模型，以及系统考察了两种模型的细胞伤口愈合过程中的细胞生物学行为，建立了更符合生物体内真实的细胞伤口愈合模型。