今天是 2022年05月28日 星期六

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深圳市南山区深圳大学城学苑大道1068号

科研方向

中心介绍研究领域涵盖


(1)代谢调控及组织修复再生研究

(2)干细胞及转化研究 

(3)材料免疫调控研究 

(4)骨科植入材料开发

(5)仿生功能材料

(6)海洋腐蚀与防护

(7)骨科临床医学研究

(8)纳米生物材料

(9)创伤修复生物材料

(10)抗菌材料

(11)生物材料表面功能化

(12)三维生物打印



2019年亮点方向:


科研成果介绍聚电解质生物“墨水”常态打印实现大尺寸和功能化组织工程支架 


医药所人体组织与器官退行性研究中心阮长顺,潘浩波研究团首次设计了海藻酸/聚赖氨酸基聚电解质生物墨水,该墨水利用电荷吸附作用可实现常态下大尺寸自支撑结构三维支架打印,且支架在水溶液中具有很好的稳定性,包载细胞的存活率较高。进一步对支架进行交联,能够实现支架表面电荷可调控性,且对比钙交联海藻酸盐支架,该支架长期稳定性提高很多。基于可调控的支架表面电荷,实现了促进细胞黏附和固定各种生长因子或细胞外基质,体外细胞实验证实了固定的生长因子或细胞外基质对于干细胞基因表达的调控作用。


该成果全文信息:

[1]      Zifeng Lin,  Mingming Wu, Huimin He, Qingfei Liang , Chengshen Hu, Zhiwen Zeng,  Delin Cheng,  Goucheng Wang, Dafu Chen,* Haobo Pan,* and Changshun Ruan *. 3D Printing of Mechanically Stable Calcium-Free Alginate-Based Scaffolds with Tunable Surface Charge to Enable Cell Adhesion and Facile Biofunctionalization, Advanced Functional Materials, 2019, 1808439. (IF= 15.621, 内封面文章)

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聚电解质生物“墨水”常态打印实现大尺寸和功能化组织工程支架

 


科研成果介绍 具有光热促成骨作用的复合生物材料


医药所人体组织与器官退行性研究中心童丽萍/王怀雨团队通过将黑磷纳米片与可生物降解的医用高分子PLGA相复合,制备出一种具有光热响应作用的新型骨科植入材料。此种新型的复合生物材料在植入大鼠骨缺损部位后仍对近红外光照具有很强的光热响应,进而通过40~42℃温度范围的局部光热刺激就促进骨缺损部位的组织再生,并通过黑磷纳米片调控高分子基材的降解。此项研究成果为骨科植入材料的功能设计提供了一条全新思路。Biomaterials在其News频道以“Innovative bone implant could help heal broken bone”进行了专文介绍。


该成果全文信息:

1.       Tong LP, Liao Q, Zhao YT, Huang H, Gao A, Zhang W, Gao XY, Wei W, Guan M, Chu PK, Wang HY. Near-Infrared Light Control of Bone Regeneration with Biodegradable Photothermal Osteoimplant. Biomaterials, 193, pp 1-11, 2019.  IF: 10.273

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黑磷基复合生物材料:调控PLGA基材降解并且能够在近红外光照刺激通过光热转化作用实现微热刺激成骨。

 

 

 

科研成果介绍 基于海洋仿生的调控离子传输防腐蚀涂层研发 (Mangrove inspired anticorrosion coatings)

 

医药所人体组织与器官退行性研究中心王彬研究团队基于前期大量天然及仿生材料研究基础,发现滨海红树的盐腺泌盐恰好对应海洋防腐涂层性能的关键因素-调控离子传输功能,从而首次从仿生角度,研究并阐明红树盐腺泌盐机理并研发基于调控离子传输的仿生双离子防腐蚀涂层;制备的涂层能够有效控制腐蚀性氯离子、钠离子的传输而表现出良好的腐蚀防护效果;进一步,基于多种天然功能表界面及腐蚀机理,构筑由外向内、自上而下的全方位多种防护环境友好仿生防腐蚀涂层,研发的涂层防腐蚀性能显著优于市售环氧清漆(腐蚀电流密度降低三至四个数量级)。

该成果相关全文信息:

1.       MM Cui, B Wang*, ZK Wang*, Nature-inspired strategy for anticorrosion, Advanced Engineering Materials, 2019, 1801379, 1-13

2.      MM Cui, P-Y Wang, ZK Wang*, B Wang*. Mangrove inspired anticorrosion coatings, Coatings, (2019), 9, 725, 1-12

 

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基于多种天然功能表界面的从外向内多重防护仿生防腐涂层设计


基于海洋仿生的仿生双极性疏水防腐蚀涂层极化曲线(蓝色、黑色为不同的双极性疏水防腐蚀涂层,橙色为环氧清漆对照组)


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科研成果介绍 力学性能与骨组织相匹配的可降解聚合物支架 


 医药所人体组织与器官退行性研究中心阮长顺团队基于自主研发的具有良好促成骨性能的哌嗪基聚氨酯材料,结合挤出3D打印技术,制备出具有均匀连通孔结构、与骨组织相匹配的力学性能的生物可降解聚合物支架。在体外具有与骨组织相匹配的力学性能、促进成骨细胞的增殖、成骨分化和矿化;在体内能够促进骨组织的原位再生,相关研究发表于《ACS Applied Materials Interfaces


该成果全文信息:Yufei Ma, Nan Hu, Juan Liu, Xinyun Zhai, Mingming Wu, Chengshen Hu, Long Li, Yuxiao Lai, Haobo Pan, William Weijia Lu, Xinzhou Zhang, Yanfeng Luo, and Changshun Ruan. Three-Dimensional Printing of Biodegradable Piperazine-Based Polyurethane-Urea Scaffolds with Enhanced Osteogenesis for Bone Regeneration [J]. ACS Applied Materials & Interfaces 2019, 11(9): 9415−9424.

           

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   3D打印用于骨再生的促成骨性生物可降解哌嗪基聚氨酯支架示意图


 

 科研成果介绍 体外细胞工程与仿生细胞外基质 (In vitro cell engineering and biomimetic ECM)

 

王鹏元研究团队长期致力于细胞与细胞外基质的相互作用,此研究方向对生物材料的设计、组织工程的发展与体内微环境的了解具有重要的意义。在过去的研究中,生物学家缺乏材料与工程的技术有效支持,导致无法高效的研究细胞外基质的物理化学性质如何调控细胞的命运。另外,多数的生物研究过度依赖昂贵的生长因子与耗时的生物实验。课题组利用新型仿生细胞外基质刺激细胞的特定行为,进而找到体内的生物物理通路,并降低使用昂贵的生长因子,为新生物材料设计提供思路。团队首创的双颗粒晶体膜(Binary Colloidal Crystals, BCCs),经过多次的验证已经应用于多种生物领域,包含干细胞、癌细胞­­、微生物等。薄膜表面具有复杂的多级微纳结构与多元化学,可提供细胞贴附时必须的物理化学信号,可望有效地调控细胞命运。

 

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The overview of current studies (WangLab).

 

该成果相关全文信息:

1.        Diba FS, Reynolds N, Thissen H, Wang PY*, Kingshott P* “Tunable Chemical and Topographic Patterns Based on Binary Colloidal Crystals (BCCs) to Modulate MG63 Cell Growth” Adv Funct Mater July 2019 1904262

2.        Pingle H, Wang PY*, Thissen H, McArthur S, Kingshott P*. “Controlled attachment of pseudomonas aeruginosa with binary colloidal crystal based topographies” Small 2018 Apr;14(14):e1703574

3.        Cui C, Wang J, Qian D, Huang J, Lin J, Kingshott P, Wang PY*, Chen M* “Binary colloidal crystals (BCCs) drive spheroid formation and accelerate maturation of human induced pluripotent stem cells-derived cardiomyocytes”. ACS Appl Mater Inter 2019 Jan 30;11(4):3679-3689.



科研成果介绍 循环miR19b调控骨形成


医药所人体组织与器官退行性研究中心管敏研究团队与临床机构合作研究从正常人、骨松症病人及骨松性骨折病人获取外周血样本,提取外周血的循环miRNA进行测序和生物信息学分析比对,筛选发现miR19b有显著差异表达,研究证实miR19b/PTEN/pAKT/Runx2的调控通路对MSC成骨分化的影响机制,体内实验验证agomiR-19b可显著增加OVX小鼠骨量。

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临床样本筛选发现miR19b影响MSC分化和骨质疏松的研究

 

该成果全文信息:

Sun M, Hu L, Wang S, Huang T, Zhang M, Yang M, Zhen W, Yang D, Lu W, Guan M*, Peng S*. Circulating MicroRNA-19b Identified From Osteoporotic Vertebral Compression Fracture Patients Increases Bone Formation. J Bone Miner Res. 2020 Feb;35(2):306-316.

 



科研成果介绍  柠檬酸代谢与骨重建


医药所人体组织与器官退行性研究中心管敏研究团队在代谢调控间充质干细胞成骨的机制获得新进展。研究利用液体与固体核磁共振技术,通过13C同位素示踪技术及靶向代谢组学方法发现骨磷灰石中的柠檬酸盐来源于间充质干细胞成骨分化后期三羧酸循环过程的葡萄糖氧化代谢中间产物,并揭示Runx2/Osterix/ZIP1正反馈分子调控机制促进柠檬酸盐沉积与生物矿化。该研究首次发现了骨微结构中柠檬酸盐的产生来源,揭示了代谢调控及代谢中间产物参与骨形成的新机制,同时为锌离子作为活性成分制备骨修复新材料提供了重要理论依据。

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线粒体碳源代谢促进干细胞分化矿化及骨组织修复再生


 

该成果全文信息:

Xuekun Fu, Yunyan Li, Tongling Huang, Zhiwu Yu, Kun Ma, Meng Yang, Qingli Liu, Haobo Pan, Huaiyu Wang, Junfeng Wang*, Min Guan*.  Runx2/Osterix and Zinc Uptake Synergize to Orchestrate Osteogenic Differentiation and Citrate containing-Bone Apatite Formation. Advanced Science. 2018 Jan 28;5(4):1700755.


科研成果介绍  谷氨酰胺代谢与间充质干细胞分化 

医药所人体组织与器官退行性研究中心管敏研究团队首次发现核受体转录因子ERRa的新靶基因Glutaminase,揭示线粒体谷氨酰胺依赖的回补代谢提供间充质干细胞分化所需的能量需求,修复衰老MSC 的成骨分化能力,并证明关键营养感受因子 mTORC 通过此通路影响间充质干细胞能量代谢及蛋白合成。

 


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线粒体谷氨酰胺回补代谢促进间充质干细胞成骨分化

 

该成果全文信息:

Tongling Huang, Renzhong Liu, Xuekun Fu, Dongsheng Yao, Yang Lei, Meng Yang, Qingli Liu, William W. Lu, Chuanyue Wu, Min Guan*. Aging reduces an ERRα-directed mitochondrial glutaminase expression suppressing glutamine anaplerosis and osteogenic capacity of mesenchymal stem cells. Stem cells. 2017 Feb;35(2):411-424. 


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