[01187502]生物降解高分子的多层次微结构调控与生物医学功能构筑

生物医用高分子材料是生物医用材料的一个极其重要的分支,是一类用于诊断、治疗、修复或替换人体组织、器官或增进其功能的高技术材料,涉及亿万人的健康。生物医用高分子的结构影响并决定其生物医学功能,深入认识与了解高分子的多层次微结构与生物医学功能之间的关系与规律,已成为构筑适应/满足临床需求的生物医学功能的关键科学问题。 本项目历时20多年,以生物降解聚酯类高分子材料的降解为研究切入点,深入探讨了不同条件下的降解行为及机理,提出了调控生物降解高分子材料的分子结构、链结构、聚集态结构及表面微/纳米结构等多层次微结构以构筑系列生物医学新/多功能的学术思路,从线型聚酯类高分子到三维结构的肽类树状大分子展开了一系列开创性研究,建立了可控合成、选择性功能化及仿生自组装的新技术与新方法,揭示了高分子材料的多层次微结构调控与生物医学功能构筑的关系与规律,从材料学的角度为高性能生物医学功能的构建提供结构设计的理论依据,推动了生物医用高分子材料的发展。主要科学发现点如下。 1. 发现了脂肪族聚酯类高分子的降解规律,以及调控其分子结构/链结构构筑恒速释药功能。发现了聚酯共聚物的降解特别是酶催化降解的规律与机理,揭示了高分子材料的分子结构、链结构与药物释放的关系和规律,构筑了恒速释药功能,为发展生物降解高分子基质型恒速释药系统提供了理论依据。 2. 发现了聚酯高分子多层次结构与细胞微环境响应的调控规律。创立了图案化模板-离子液体法构建生物降解聚酯高分子材料表面微/纳米岛凸状规整陈列结构,以及等离子预处理-胶原锚定改性聚酯材料表面的先进技术与方法,揭示了材料多层次微结构调控与细胞微环境响应性的关系与规律,为发展细胞微环境响应性功能的高分子材料提供理论基础与技术支撑。 3. 发展了三维结构肽类树状大分子的可控合成、揭示了结构调控与新/多功能构筑的规律。建立了可控合成结构规整的高代数（≥ 5代）和复杂结构化合物为核的肽类树状大分子,以及选择性（可控）多功能化的新方法,揭示了结构调控与新/多功能构筑的关系与规律及自组装机理,构筑了多功能的药物/基因载体材料及磁共振成像分子探针,为肽类树状大分子的结构与功能仿生提供了科学基础和新的设计理念。 研究成果已在Angew. Chem. Int. Ed.,Biomaterials,J. Control. Release,Macromolecules等国际权威期刊发表SCI论文145篇,其中生物材料领域顶级期刊Biomaterials （IF：7.604 ）共21篇;SCI他引3118次,10篇代表作SCI 他引516次,单篇论文SCI他引最高178次（代表作2）;获授权中国发明专利6项。得到了美国工程院院士、国际生物材料科学与工程学会联合会主席Nicholas A Peppas教授,美国工程院院士、麻省理工学院（MIT）Linda G Griffith教授,澳大利亚科学院院士、技术科学和工程院院士G.G. Wallace教授等国际著名专家的高度评价。自2000年以来,本项目相关内容的国际大会特邀及邀请报告40余次。