上海交大在仿生手性超分子水凝胶材料取得重要进展
上海交通大学材料科学与工程学院、金属基复合材料国家重点实验室研究团队在仿生手性超分子水凝胶材料取得了重要进展，研究成果在 Angew. Chem. Int. Ed上发表论文两篇，其中一篇成为该期刊的封面文章。该项研究工作得到国家自然科学基金、973、教育部新世纪优秀人才、上海东方学者和浦江人才计划等资助。两篇文章第一作者为刘国锋博士，通讯作者为材料学院冯传良教授。
该项研究开发了手性可控的超分子水凝胶体系，发现超分子手性自组装结构能够被非手性分子调控，而纳米纤维结构的手性可显著影响细胞、生物分子与材料的相互作用，进一步功能化手性结构则赋予手性自组装结构智能调控细胞行为的功能，该研究不仅能够了解生命体系中立体选择性的起源，而且在生物医药健康等领域有应用价值。
水凝胶是最好的仿生细胞外基质（ECM）之一, 而ECM是支持并连接组织的网架结构，主要调节组织的发生和细胞的生理活动，其中ECM手性特征起到了决定作用，然而关于ECM手性调节组织细胞的研究仍处于探索阶段，其影响细胞粘附、生长的本质和机理仍旧是个亟需解决的关键科学问题，开展相关研究不仅能够了解生命体系中立体选择性的起源，而且在生物医药健康等领域有应用价值。而解决该问题的关键是如何通过设计分子结构以构建具有手性特征的仿生水凝胶材料、研究其与细胞及生物分子的相互作用。
为了解决上述科学问题，几年来课题组将可功能化的理念引入到了超分子凝胶分子结构的设计中，构建了系列手性可控、功能可调、智能响应的仿生纳米纤维自组装体。合成了系列基于C2对称的手性超分子凝胶因子，具有模块可设计的特点。该类超分子之间通过刚性核疏水-疏水或π-π、分子臂上氢键的恒定作用进行自组装，不受外侧化学组份的影响，确保了组装的同时，赋予了组装体可功能化的优点。其次，自组装纳米纤维凝胶中水分含量范围广泛，最高可达99.94%，拥有10-80微米多孔结构，满足了细胞生长空间的需求，纳米纤维直径在10-300纳米之间，具有仿生胶原蛋白结构的特征。同时具有力学强度可调控的特征，可满足不同细胞的粘附生长。特别发现了该类手性超分子自组装体手性特征受到非手性分子影响，为探索非手性因素对手性组装影响的机制提供了理论支持，文章发表在Angew. Chem. Int. Ed. （2016, DOI: 10.1002/anie. 201510140R1）上，并被作为封面文章。
基于上述手性自组装体，进一步揭示了手性纳米纤维调控细胞粘附、生长的规律及机理，首次报道了左旋纳米纤维可大大促进细胞的粘附、生长，右旋环境中则抑制细胞的粘附、生长。并通过研究细胞膜基质蛋白与手性纳米纤维的相互作用，揭示了基质蛋白介导细胞粘附、生长的机理。此研究对构建仿生手性微纳米结构提供了理论基础和新思路，初步解决了手性纳米纤维调控细胞粘附、生长等基础科学问题，相关研究发表在Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 7789-7793。
上述研究表明开发手性可控的水凝胶体系的可行性，纳米纤维结构的手性可显著影响细胞、生物分子与材料的相互作用，尤其该手性结构可进一步功能化，从而实现调控细胞行为，这对新型生物材料与器件的设计开发有重要意义。对开发仿生手性ECM的应用材料、为组织工程、生物医药的发展提供仿生网架结构的开发提供坚实的理论和技术支持。
免责声明：部分资料来源于网络，转载的目的在于传递更多信息及分享，并不意味着赞同其观点或证实其真实性，也不构成其他建议。仅提供交流平台，不为其版权负责。如涉及侵权，请联系我们及时修改或删除。邮箱：info@polymer.cn
目前成千国内外高校科研院所及知名企业研发中心的高分子专家学者加入高分子专家学者微信群。同时为满足高分子产学研各界同仁的要求，已开通30多个交流群，如：专家学者、博士（生）、研究生、企业家、产业、媒体期刊协会、塑料、弹性体、橡胶及轮胎、纤维、复合材料、涂料、油墨、胶粘剂、生物医用、天然与生物质、功能、高性能、流变学、水凝胶、气凝胶、高分子物理与软物质、高分子化学、降解材料、液晶、组装与超分子体系、材料表面改性与粘合、聚烯烃、加工成型、测试分析、能源、改性、3DP、自修复、超疏水、高分子膜、有机硅、石墨烯、新二维材料和木塑竹塑技术等群。
请先加群主微信号chemshow （或长按下方二维码），并请一定注明：高分子+姓名+单位+职称（或学位）+领域（或行业），否则不予受理，资格经过审核后入相关专业群。