【创新前沿】《自然—通讯》报道我校在抗植入异物反应研究领域的突破性成果

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近日,我校材料科学与工程学院刘润辉教授课题组基于仿生设计,报道了结构简单、水溶性很高、易合成及大量制备的新一代抗植入异物反应高分子材料——聚DL-丝氨酸。该成果以“Bio-inspired poly-DL-serine materials resist the foreign-body response”(仿生启发的聚DL-丝氨酸材料抵制异物反应)为题发表在国际权威学术期刊《自然—通讯》(Nat. Commun. 2021, 12, 5327)上。

近年来,植入式生物材料和医疗器械发展迅猛,但材料植入到体内后引起的异物反应会导致植入体被胶原纤维包裹、被机体隔离,造成植入材料功能丧失、引起各种并发症和病人的痛苦。更为严重的是,几乎所有的植入材料和医疗器械都有可能引起异物反应,而现有的抗异物反应材料种类很少,许多材料的合成和制备相对困难。因此,研究和发现结构简单、易大量制备的新型抗异物反应材料在生物材料领域具有重要意义。

刘润辉教授课题组在去年报道了受丝胶蛋白启发的一类新型抗黏附和抗植入异物反应高分子材料——聚β-丝氨酸(Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 9586–9593),并总结和评述了目前通过新材料策略来抵制植入异物反应及抗异物反应目前有限的三类材料和应用(Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2007226)。在本研究中,作者基于仿生设计,将丝胶中高含量的L-丝氨酸和人体中作为重要的神经递质的D-丝氨酸相结合,发现了新一代抗异物反应材料——聚DL-丝氨酸(PSer)。PSer水凝胶在植入小鼠后不引起明显的炎症反应,并能够在至少7个月的时间内抵制纤维囊包裹,明显优于目前生物材料中广泛使用的聚乙二醇植入对照组。通过蛋白水平和基因水平研究揭示PSer水凝胶低异物反应的原因是不引起周围组织的细胞因子和促炎基因的过度表达。这类生物安全性好、易合成及大量制备、具有优异抗异物反应的新一代高分子材料在植入生物材料和装置、药物递送等多个相关领域具有广阔应用,为解决临床中普遍存在的植入材料异物反应难题带来新思路。

我校张东辉博士是该论文的第一作者,刘润辉教授是通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委、科技部等基金的资助。

论文链接: https://www.nature.com/articles/s41467-021-25581-9

发布时间:2021-09-13
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