补体相容的磷脂/聚电解质复合生物活性仿生膜

One of the major problems in the field of biomaterials is to optimize their surface properties, so that the implants can inhibit the complement activation and then escape the innate immune system. The cell membrane is the best hemocompatible surface in nature. Binded the complement regulators,the membrance is expected to be the novel anticomplementary biomaterials. However, due to the fluidity and instability of lipids, the surfaces coated with mimetic phospholipid bilayers were restricted in the application. In this proposal, the phospholipid bilayers are immobilized on the polyelectrolyte multilayers via layer by layer technique and vesicle fusion method. To enhance the stability of the phospholipid bilayers, the phospholipids are conjugated to the multilayers and the cholesterols are inset between the phospholipids, which can improve the interactions of phospholipids - substrate and phospholipids - phospholipids, respectively. Moreover, the biotinyl-phospholipids are introduced to the bilayers, so that complement regulator can be bonded to the bilayers via biotin - avidin interactions and maintain their high biological activities. This study provides a versatile way to illustrate the influences of biomaterials properties on protein adhesion and complement activation, which is beneficial for us to elucidate the governing factors of biomaterials on the complement compatibility. Furthermore, the prepared surfaces are immersed into the blood and the hemocompatibility shall be investigated to obtain the anticomplementary hemocompatible biomaterials, which can present an intriguing avenue for selecting, designing and developing novel hemocompatible biomaterials in the research and therapy.

调控材料表面性质使其能够抗补体激活并避免机体自身的免疫攻击是生物材料领域中的重要研究课题之一。细胞膜是自然界中最有效的血液相容表面，结合补体调控因子有望获得新型抗补体激活生物材料。然而由于磷脂的流动性，使仿细胞膜的磷脂双分子层表面在相关应用中受到诸多限制。本项目利用层层自组装技术和囊泡融合法，在聚电解质多层膜表面固载磷脂双分子层。通过多层膜和磷脂的偶联以及在磷脂中引入胆固醇，提高磷脂-基底和磷脂-磷脂的相互作用，从而增加磷脂膜的稳定性。在此基础上，在磷脂膜中引入生物素，通过生物素-亲和素作用实现补体调节因子在磷脂膜表面的高活性固定。研究上述材料的表面性能对蛋白黏附和补体系统激活的影响规律，进而阐明材料调控补体激活的主要因素。将上述材料置于全血中，检测材料在全血中的血液相容性，得到抗补体激活的血液相容性材料，为发展新型血液相容生物材料及其应用奠定基础。

生物材料的血液相容性直接影响其作为血液接触材料移植体内的成功与否。本项目围绕生物材料的血液相容性，研究多酚、肝素等活性分子构建不同类型生物材料表面，以及材料表面物理化学性能对血液中蛋白和血细胞的影响。本项目首次发现含有邻苯三酚的多酚涂层具有优异的抗血小板黏附特性，且其抗黏附特性优于商业化材料聚乙二醇。该多酚层通过多酚与金属离子的螯合作用沉积于各种类型基底表面，制备快速简单、绿色环保、成本低廉，不仅拓展了多酚材料在生物材料领域的应用，还能够有效降低现有抗血小板表面的生产成本。通过对血浆中介导血小板粘附的主要蛋白—纤维蛋白元的黏附进行研究，发现邻苯三酚的基团数量与纤维蛋白原的活性成正比。当邻苯三酚基团含量增多时，纤维蛋白原可完全失活，多酚能够显著抑制血小板受体的表达，同时降低血小板在材料表面的黏附、激活和聚集。通过对蛋白失活程度与血小板黏附数量进行拟合，提出了全失活的纤维蛋白原能抗血小板黏附的原理。在此基础上，利用微接触印刷技术得到图案化的多酚材料表面，用于血小板粘附检测、抗血小板药物的治疗和评估等相关领域。多酚材料的抗血小板黏附特性是国际上的首次报道，因此受邀参加在韩国首尔举办的2016韩国生物材料学会第二十周年国际学术研讨会，并作邀请报告，获得国际专家的认可，并授予“青年科学家奖”。在发展血液相容性材料的基础上，研究了血液相容的三维材料体系对血液中毒素的去除，通过在抗凝血材料中引入石墨烯或环糊精，实现在抗凝血的同时可对血液中的疏水毒素进行去除。.本项目所取得的结果发表SCI文章4篇，授权专利1项，参加国内国外会议共4次，培养博士后1名，培养研究生6名。在多酚表面的抗血小板黏附性能及其在血小板缺陷筛查及药物评价领域的应用有突破性进展。.