超支化聚合物的仿生多级自组装和细胞模拟化学研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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超支化聚合物的仿生多级自组装和细胞模拟化学研究

项目名称：超支化聚合物的仿生多级自组装和细胞模拟化学研究
项目类别：重大研究计划
批准号：91127047
申请代码：B0405
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2012-01-01-2015-12-31

项目负责人：颜德岳
依托单位：上海交通大学
批准年度：2011

中文摘要：

发展各种新颖的功能组装基元，建立多层次、多组份的可控自组装新方法，设计和建立以生物学功能为导向的组装体系代表了自组装研究未来的重要发展方向，也是"可控自组装体系及其功能化"重大研究计划的立项宗旨。申请人长期从事超支化聚合物的自组装研究，在本项目中，申请人拟在前期工作基础上，针对性地围绕上述科学问题开展研究工作。主要以超支化聚合物及其初级组装体作为自组装基元，研究程序化和模块化分级自组装的新方法，以期制备更为复杂的超分子结构；拟用DPD方法模拟超支化聚合物的自组装过程，从理论上揭示超支化聚合物的自组装规律；特别以超支化聚合物囊泡作为模型薄膜来模拟细胞的可控变形，包括融合、出芽和分裂等；模拟细胞聚集过程，建立具有细胞尺寸囊泡高效聚集的方法；研究蛋白在模型薄膜中的结构和功能，以蛋白转导域（PTD）内化过程为切入点，揭示其跨膜传递机制。本项目的实施有利于进一步推动自组装研究和细胞模拟化学的发展。

中文主题词：超支化聚合物；自组装；囊泡；仿生；生物医药应用

英文摘要：

Hyperbranched polymers；Self-assembly；Vesicles；Biomimetic；Biomedical applications

英文主题词： Hyperbranched polymers；Self-assembly；Vesicles；Biomimetic；Biomedical applications

结论摘要：

“可控自组装体系及其功能化”重大研究计划的研究目标包括“发展各种新颖的功能组装基元，建立多层次、多组份的可控自组装新方法，发展功能导向的自组装新体系和新技术”。针对这一研究目标，本项目围绕新型组装基元的构筑，超支化自组装过程的理论模拟，超支化聚合物囊泡的功能化和细胞仿生应用，以及自组装在生物医药领域中的应用等方面开展研究工作。拟从组装基元、组装方法、组装体的功能和应用几个方面来对接重大研究计划，为其研究目标的完成提供一些思路和方法。具体而言，在新颖组装基元的构筑方面，本项目制备了蝌蚪型“线性-超支化”超分子聚合物，不对称（Janus）超分子超支化聚合物，哑铃型超分子超支化聚合物，已及两亲性交替共聚物，这些新的组装基元均展示出了独特的自组装行为；在组装方法方面，除了开展超支化聚合物的多级自组装以外，重点在于通过理论模拟的方法来详细揭示组装的动力学过程和相分离机制，为实验研究提供指导；在组装体的功能化和仿生应用方面，重点提出了实现囊泡简单功能化的方法，特别将功能化囊泡作为生物膜的模型体系，模拟了细胞聚集过程，形成了宏观的囊泡聚集体，并进一步用囊泡模拟了水母的发光和呼吸过程；在组装体的生物医药应用方面，重点合成了各种生物相容和生物可降解的超支化聚合物，比如超支化聚磷酸酯，并研究了其所形成的胶束在抗肿瘤药物的可控输送和可控释放方面的应用。特别是提出了“药-药缀合物”的概念，将疏水和亲水的抗肿瘤药物直接通过酯键连接形成缀合物，该缀合物可以自组装形成纳米粒子，因此不需要任何药物载体，可以实现其在动物体内的长效循环和自传递，而且展示出良好的肿瘤抑制效果。经过四年的工作，本项目总共发表标注论文50篇，其中包括J. Am. Chem. Soc. 3篇， Angew. Chem. Int. Ed. 2篇，Chem. Soc. Rev. 3篇。培养了博士和硕士毕业生10名，项目执行期间获国家自然科学基金委国家杰出青年基金一项，参与国际和国内会议10余次。完成了项目拟定的任务和指标。

成果综合统计