2017中国生物材料大会-南昌

2017生物材料大会报告内容一、大会报告1、生物材料行业现状与发展浅析---王迎军中国医疗器械人均消费较低只及美国的1/50，从医疗器械类上市公司、各类医疗器械证书数、近几年在biomaterials 上发表的文章数等，可以表明中国的生物材料行业正在迅速发展，产品正向高端市场突破，研究水平位居世界前列。

研发案列：①抗菌生物医用材料（抗菌多肽研究热点）：明显优点，高效广谱抗菌性、不易产生抗药性、代谢途径明确。

获得方法：昆虫体内提取（量少）；基因工程获取（对培养的细菌有杀伤作用）；新技术：点击反应拼接技术（实现在材料表面的点击构建），关键技术在于click 与spacer有效匹配，实现多种活性多肽的构建，还可以通过财力材料基因组理念和分子动力学模拟技术，实现对材料表面抗菌多肽构象变化的调控，构建细菌敏感抗菌材料。

②承重骨大缺损再生修复（高生物活性的三维联通孔结构）：关键在于材料与骨组织再生过程的相互作用与机制（细胞增殖、迁移、分化，血管化，股矿化）实现对类骨矿化的精确调控。

通过三维有机模板空间分布技术实现对材料孔径分布的可控（孔径可控、孔内连接径可控、孔径大小分布可控）③眼科材料（角膜再生修复）等：各类水凝胶2、AIE材料在生物、医药和诊疗领域的应用---唐本忠Aggregation-Induced Emission（AIE）：一些噻咯分子在溶液中几乎不发光，而在聚集状态或固体薄膜下发光大大增强，发光增强是由聚集所导致的，所以将此现象定义为‘聚集诱导发光’（AIE）Aggregation-caused quenching（ACQ）：有机分子由于其平面的共轭结构使其在稀溶液中发光很强，但在高浓度溶液中或在聚集（纳米粒子、胶束、固体薄膜或粉末）状态下荧光变弱甚至完全消失，所以将此现象定义为‘聚集导致荧光猝灭’（ACQ）AIE比ACQ有更好的生物探针效果，应用前景广（如：荧光导航手术、荧光标记进行检测）3、基于生物材料诱导组织完美修复与再生的创新理论与关键技术---付小兵主要研究内容：1、多种损伤组织同步再生修复的细胞决定机制①从比较生物学角度明确低等与高等动物修复细胞分化能力差异（壁虎尾部再生）与多能性改变的相关机制②从发育学角度进一步明确高等动物随发育修复细胞逐步丧失多能性的相关机制③从蛋白质和基因组学角度寻找调控修复细胞多能性转变的关键分子与信号调节通路2、多种损伤组织同步再生修复的环境诱导机制①进一步明确主要修复细胞在微环境诱导下分化方向的选择和确定以及定向诱导分化导致多种组织同步修复的相关机制②明确主要修复细胞与细胞外基质间相互作用的过程与诱导分化导致不同结果的相互机制3、生物材料筛选与优化组合形成诱导再生的智能生物材料①材料学性能、生物学性能和力学性能调控（胶原等支架、脱细胞支架、生物活性玻璃、多级复合生物材料、骨水泥、杂化生物材料）②材料对体内微环境的影响（细胞及其间质和体液成分(生长因子)、材料组成、结构、三维拓扑、降解、液流、应力、氧浓度、PH 值、干湿度、渗透压）二、专题报告S1、骨修复及再生材料1、钙磷骨修复材料降解产物的生物利用与骨再生---武汉理工大学①β-TCP 陶瓷的降解机理：β-TCP 陶瓷降解产生的钙：一部分通过血液循环分布到脏器，并通过新陈代谢排出体外；一部分储存于钙库，并被利用参与植入局部或远处新骨的钙化；另一部分与其他钙离子参与机体的正常代谢，不造成脏器的损伤和病理性钙化。

（通过荧光标记钙磷离子，观察其去向）②钙磷材料降解产物的成骨信号降解产物 磷：刺激基质Gla 蛋白分泌；激活ERK1/2通路；上调BMP-2，RUUX2 和 Osterix 基因；增强ATP 合成。

降解产物 钙：激活ERK1/2通路；上调BMP-2，RUUX2 和 Osterix 基因③降解液中过高的钙磷离子浓度会抑制细胞生长④柠檬酸根对钙、磷矿化的调控（柠檬酸根吸附在骨磷灰石纳米晶体的表面）柠檬酸钾、钙（口服治疗骨质疏松）：降低尿钙排泄、抑制骨吸收、减少钙结石复发。

柠檬酸钠（调控骨磷灰石纳米晶体形貌）：抑制磷灰石晶体核长大、吸附在磷灰石晶体表面增加骨密度。

柠檬酸酯材料（促进成骨分化）：增强成骨钙化、上调碱性磷酸酶、上调osterix 、提高成骨密度和力学性能2、功能性铁离子掺杂磷酸钙骨修复材料的制备及其促血管化表征---暨南大学①方法：PLGA(聚乳酸-羟基乙酸共聚物)+Fe 3++磷酸八钙(OCP)通过热致相分离制得。

②表征方法：物相组成/形貌：XRD/SEM/EDS ；孔结构/组成/形貌：XRD/DC/CT/SEM ；生物活性/离子释放：ML/PH/ICP(电感耦合等离子体光谱仪, 元素的定性定量分析)/SEM ；体外细胞相容性：LD/SEM/CCK8/PCR ；血管化评价：HE/IC(离子色谱仪, 水溶液中阴、阳离子的定性定量测试)/IF③结论：Fe 3+引入OCP 结构中导致晶格膨胀，影响其结晶行为；游离的Fe 3+形成纳米磷酸铁盐颗粒沉积；Fe-OCP 能促进HUVECs 的活性、增殖和成血管化等种种结果表明载生物活性的Fe 3+的支架有促血管化的潜能。

体液降解玻璃溶解，解体 Ca 3(PO 4)2 Ca 2++PO 43− 细胞外降解 泌H +细胞外脱钙钙磷重吸收3、多级微纳结构活性骨修复材料的构建与临床应用---华东理工大学①BMP-2提高成骨活性的优缺点：优点：诱导成骨分化；促进细胞的生长；促进骨的形成。

缺点：快速突释；半衰期短；高剂量，高成本；炎症等副反应。

化学接枝在材料上的BMP-2活性低；二级结构发生了改变。

②rhBMP-2在材料表面的固载的理论指导粗糙材料界面对BMP-2吸附量大且能促进IA性=型受体的结合。

分子模拟表示，吸附能导致BMP-2吸附方式不同③rhBMP-2/多级结构支架实现少剂量缓释主要是根据大孔/小孔/微孔的硅基仿生支架和大孔/微孔的磷酸钙组成结构仿生支架来实现。

4、具有良好形状记忆效应的PLLA-PHBV（聚乳酸-羟基丁酸戊酸酯）电纺支架用于骨组织再生研究—--东华大学形状记忆材料在组织再生中的优势保形微创植入、药物受控释放、自固定、提供生物力学（材料的形状回复力）刺激5、二、生物医用多功能水凝胶1、杂化高强度水凝胶在骨组织工程的应用---天津大学①传统水凝胶不足之处化学交联高强度的水凝胶：制备复杂、缺少生物功能，溶胀失稳、失去了重塑性物理交联：强度弱、含水量低、无法用于结构生物材料天然高分子凝胶：机械性能差、炎症环境降解太快、钙离子扩散使得力学不稳定②3D打印的PNAGA（聚(N-丙烯酰基甘氨酰胺)）拥有足够的力学强度与形变回复力PNAGA与纳米粘土混合制备能用于骨组织的3D打印的生物墨水，使得氢键单体与各种生物活性无机纳米粒子的3D打印将为用于治疗精确和个体化修复骨缺损和退化构建承载组织工程支架开辟新的途径。

2、自组装短肽在癌症治疗中的应用探索---南开大学①介绍癌症化疗药物：水溶性差、无选择杀伤、载药低、难以高效递送多种药物。

紫杉醇自身形成的水凝胶对乳腺癌和淋巴癌细胞有抑制效果②新型的药物递送体系（无需载体）自组装多肽和各类抗原共组装、共组装提高蛋白稳定性并促进蛋白传输3、骨髓间充质干细胞在多糖胶原水凝胶中的成软骨分化---四川大学HA-CS（胶原）前期能加快软骨相关基因的表达，单纯的HA所构建的类软骨组织纤维化严重，加入CS能抑制纤维化并且能促进细胞的快速粘附和增殖。

实现了无生长因子条件下诱导BMSCs成软骨分化。

4、点击化学构建光交联水凝胶及其在软骨修复中的应用研究---华南理工大学水凝胶：自身的抵抗外力作用使之非常适合用于关节软骨的修复点击化学：反应效率高、具有特异性选择、反应条件温和，在理想环境温度下即可反应。

HA/PEG水凝胶材料：包裹细胞，三维网状结构提供力学支撑的同时提供细胞以营养。

三、生物医用复合材料1、关节承载材料仿生改性及其生物摩擦特性---南京理工大学通过化学接枝仿生改性增加生物相容性与关节处润滑度2、3D打印构建空腔组织—--上海交大对于空腔组织缺损或器官缺损，通过复合多种细胞同时3D打印不同亚层来实现细胞在复合水凝胶上的增殖分化。

通过3D打印能实现个性化控制、加载细胞在水凝胶上。

3、钽涂层改善糖尿病条件下3D打印多空钛合金内植物骨整合的作用及其机制---第四军医大学①背景医生临床经验发现糖料病患者体内植入钛合金会松动，导致骨整合不好（原因：糖尿病患者体内细胞过量的活性氧簇激活P38通路促使细胞凋亡和功能障碍），不能实现内植物在体内的长期固定。

能否通过钛合金表面改性来增强骨整合能力？②钽涂层作用研究发现钽在体内能有效抑制氧化应激促进骨整合能力。

为什么不用HA涂层？钽涂层强度优于HA。

③3D打印多空钽涂层，使得界面能够紧密结合，增强骨整合能力。

4、3D打印明胶/nano-HA/PLGA骨组织工程支架及其性能研究---华侨大学①3D打印技术制备多孔支架相比于其他方法的优点传统制备多孔支架的方法：微球烧结法、静电纺丝法、气体发泡法。

但是这三种方法制备的支架形状受模具的限制，制孔剂残留，制作过程繁琐。

3D打印技术：形状、孔径大小可控、不需要有机溶剂。

②3D打印技术原理CAD软件建模→二维图层分析→用基材打印三维模型→后期处理→产品③研究特色3D打印技术与冷冻干燥结合，使得复合支架有较好的力学性能；无水乙醇湿化法对PLGA进行湿化处理，提高了支架的吸水率与细胞粘附率四、先进载体材料及转化医学1、树状大分子药物与宏量制备---南京工业大学、四川大学①仿病毒组装结构创造生物功能仿病毒纳米组装结构能对核递送小分子药物②高分子药物传统高分子药物往往是指小分子药物与本身不具备药理作用的高分子骨架键合而成的一类药物③手性高分子药物手性是自然界的本质属性之一；手性小分子药物通过与体内大分子之间严格手性匹配与分子识别发挥药效；手性异构的两种药物其药理作用可能相差很大甚至药效相反，如：R-萨力多胺是一种镇静剂而S-萨力多胺是一种严重致畸药物。

2、载颗粒多级结构电纺纤维在生物医学中的应用---西南交大①肿瘤治疗—局部给药（载药分子植入体内）优点：保证药物在病灶局部的有效浓度；降低对正常组织的毒副作用；减少给药剂量与次数缺点：药物分子无选择性仍具有一定副作用；药物分子易扩散导致富集量下降将药物载入靶向胶束，再载入体内：可以增强药物分子对肿瘤细胞的靶向性②壳核型载靶向胶束纤维（外壳交联的壳核纤维膜）的体外控制释放优点：相对较低的突释；有效防止药物泄露；延长释放周期五、海洋生物材料1、海洋多糖材料---中科院①W/O乳化体系制备微球：方法常规②壳聚糖微球作为示踪剂和口服药物载体③O/W/O乳化体系将药物加载到微球里，再将载药微球加载到更大微球内④羟丙基甲壳素温敏水凝胶（HP-CT）实现对细胞的三维培养，更加接近体内环境2、甲壳素/壳聚糖多孔微球的促凝血性能---福建师范大学将壳聚糖与高岭土复合制备多孔微球（常规的乳化法）建立了肝脏和断尾出血模型，测定其止血时间和出血量，全血凝血动力学，研究了止血机理。