项目名称: 纳米生物材料的合成、组装及在生物医学领域的应用 首席科学家: 李峻柏 国家纳米科学中心 起止年限: 2009.1 至 2013.8 依托部门: 中国科学院 1 一、研究内容 拟解决的关键科学问题 本项目研究的主要关键科学问题是:通过模拟生物膜的结构与功能,利用分子组装技术制备具有纳米孔隙的生物材料,研究它们在生物体中的兼容性,作为药物支架如何担载和释放药物及在体外的稳定性,确定其作用机理和影响因素;探索组装的生物材料在生物体中的状态与排除功能,建立合成体系与生物体之间的联系与作用机制,研究其代谢过程,具体地: 1 . 通过模拟生物膜(生物相容的磷脂/蛋白质复合双层囊泡)研究和揭示细胞膜和其它生物膜的精细结构、生物功能及其相互关系; 2 . 分子组装,纳米模板合成和气/液界面相分离等组装单元的结构特征、组装过程、驱动力、影响因素和调控技术; 3 . 处于这些组装体中的生物活性物质的状态和功能评价,它们与组装体之间的相互作用和影响,寻求保持其生物活性的措施; 4 . 这些具有生物功能的组装体进入人体后的有益效果、作用机制、代谢过程和可能危害。 考虑到各课题研究的具体对象、问题和目标不同,除上述共同的关键科学问题外,还各有其特殊的科学和技术问题要解决: 1 . 纳米孔隙的药物载体:构造生物兼容、生物降解的多功能化胶囊,包裹不同类型药物的最佳方法及药物的缓释;生物界面化胶囊及包裹药物胶囊的靶向释放,不同的类型中空胶囊作为药物和基因载体;智能化微胶囊的构造以及可控性研究;负载药物微胶囊的体外细胞试验及动物试验;多功能微胶囊用于药物载体的包裹和释放机理研究。 2 . 红血球替代物 聚合物/血红蛋白纳米胶束(胶囊):官能化乳酸共聚物的设计与合成,保证在水环境中实现自组装形成纳米胶束或胶囊;引入含有易与血红蛋白反应的官能团,保证反应不影响血红蛋白中的血红素活性中心;反应基团有足够数量,保证组装体中有足够的血红蛋白浓度;构筑聚合物/ 2 血红蛋白纳米胶束或胶囊的尺寸满足实际要求;在化学键合和胶束化、胶囊化的过程中血红蛋白不变性,血红素结构和功能不受干扰。 3 . 规则纳米多孔薄膜及其生物功能:发展多层次多尺寸的“规则纳米多孔薄膜”的可控制备方法;制备可用于病菌群强力繁殖、富集(、分离和探测高灵敏度传感器)的有序孔隙或中空结构功能材料;阐明此类材料与细菌群的生物作用原理。 4. 生物模板法合成新型纳...