寻求安全有效的血液代用品一直是国内外科学界研究的热点,其中,基于血红蛋白的携氧液因其诸多优势引人注目,但目前该领域的研究仍面临众多问题,一项重要挑战是如何在增强血红蛋白稳定性和生物活性的同时,提高其装载浓度。本项目提出一种基于模板共沉积法与层层组装技术相结合的方法,简便、高效的可控组装大小均匀、单分散的血红蛋白微球,实现血红蛋白的高密度负载,并使用温和的聚醛基葡聚糖大分子作为交联剂稳定血红蛋白,同时其生物活性得到很好保持;进一步,将过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)耦合到微球上以提高血红蛋白的生物活性;再将生物相容性良好的聚乙二醇(PEG)修饰到微球外表面,增强其在血液内的适用性。最后,体外和动物体内的应用研究,可以为其临床应用提供良好的可行性预测。通过该项目的实施,有望开发出能够适用于体内的高效能的新型血液应急材料。
hemoglobin spheres;templating coprecipitation;layer-by-layer assembly;molecular biomimetic;blood emergency materials
异体输血是临床医学中一种重要的抢救和治疗措施,但是目前所用血液尚存在许多棘手问题,寻找安全、便捷、来源充足的血液代用品是国内外科学界和企业界所关注的热点,具有重大的社会和经济利益。当前血液替代品研究领域面临众多问题,其中存在的一项重要挑战是,如何在增强血红蛋白稳定性和生物活性的基础上,提高其装载浓度。因此,本项目瞄准开发一种方便可控的方法来构筑高负载量、高生物活性的模拟红细胞的血红蛋白微球,以作为潜在的人造血液应急材料。 本项目通过模板共沉积法与层层组装技术相结合的方法,简便、高效、可控组装得到了均匀、单分散、高负载量、高生物活性、抗蛋白粘附的具有传递氧气功能的血红蛋白微球;采用了多种手段提高了血红蛋白微球的生物活性,如,使用温和的大分子交联剂进行蛋白质的偶联以降低交联剂对蛋白活性基团的毒性、将多种还原酶耦合到微球上以消除反应中的氧自由基;通过将生物相容性良好的聚乙二醇(PEG)修饰到微球外表面,获得了能够更加适用血液环境的抗蛋白粘附的血红蛋白微球;体外细胞和动物体内的探索实验,初步建立了血红蛋白微球在生物体内适用的安全性和有效性评价技术平台。本项目解决了纳米材料可控化制备的技术难题,提出了同时提高蛋白质负载含量、蛋白生物活性及在生物体内适用的新方法,为人造血液代用品领域的研究开辟了新的研究思路;其研究成果为下一步开发能够适用于体内的高效能的新型血液应急材料打下了良好基础。 在本项目支持下,在国际上发表了4篇SCI论文,包括一篇ACS NANO、一篇Chem. Eur. J、两篇Colloid Surface A。