港中大李中、黄陟峰、国家纳米科学中心陈春英院士《AFM》综述：手性工程生物材料在再生医学中的应用

高分子科学前沿 · 公众号 · 化学 · 2024-12-31 13:05

正文

手性材料在各种生物化学过程中发挥着至关重要的作用，包括不对称催化、自组装和电化学识别等。手性工程材料在生物医学领域具有可观的应用前景，但手性工程材料的生物医学应用、尤其是在再生医学领域的应用仍然非常有限。组织损伤和器官衰竭是全球范围内的重大医学难题，也是导致死亡的主要原因，给个人、家庭、社会和医疗系统带来沉重负担。在此背景下,手性工程生物材料为模拟和操控生物系统的固有手性环境、精确调节细胞命运提供了独特的平台。

近日，来自香港中文大学的李中、黄陟峰，联合国家纳米科学中心陈春英院士系统综述了手性工程生物材料在再生医学中的最新进展和应用前景。该综述的第一作者是香港中文大学生物医学工程学系二年级博士生王禹文。成果以“Chiral Engineered Biomaterials: New Frontiers in Cellular Fate Regulation for Regenerative Medicine”为题于12月26日发表在《Advanced Functional Materials》上。

1.内容要点：

（1）概述了手性工程生物材料的各种制造技术，包括使用手性分子、表面图案化、自组装和掠射角物理气相沉积等方法。

（2）讨论了手性生物材料影响细胞反应的机制，例如粘附受体的调节、细胞内信号传导和基因表达等。

（3）重点介绍了手性生物材料在肌肉骨骼疾病、神经退行性疾病、心血管疾病的治疗和伤口愈合方面的潜在应用，并讨论了手性工程生物材料面临的挑战和未来前景，包括制造方法的标准化和临床转化策略。

图 1 用于组织工程和再生医学的手性工程生物材料。A) 手性工程材料的合成过程，突出显示了手性纳米粒子、水凝胶和拓扑结构；B) 对映体-细胞互作机制，展示了手性工程生物材料在纳米和微观尺度上与细胞的相互作用，阐明了手性如何影响细胞的反应和行为；C) 手性工程材料调控细胞命运，包括对干细胞、免疫细胞和细菌等的手性效应。D)手性工程材料在再生医学中的应用，重点介绍其在肌肉骨骼疾病、神经退行性疾病、心血管疾病治疗和伤口愈合疾病方面的应用前景。E, F) 过去10年（2014-2024年）的相关出版物数量。

2.总结和展望：

手性工程生物材料已成为再生医学中利用生物材料调控细胞命运的新领域。手性可提供复杂的生物学线索，用于操控细胞行为。这些生物材料能够精确控制细胞反应，影响细胞粘附、迁移、信号传导和分化。通过多种制造技术，手性生物材料在组织工程、器官再生和疾病建模方面展现出巨大潜力。手性工程生物材料能够引导并控制细胞命运，有望实现个性化治疗，为患者提供量身定制的治疗方案。然而，在标准化制造技术和将手性生物材料转化为临床应用方面仍然存在挑战。该领域的持续研究和创新将推动手性再生医学的发展，为组织再生带来更有效、更具个性化的治疗策略。

图2手性工程生物材料的挑战和前景。

文章来源:
https://doi.org/10.1002/adfm.202419610

第一作者：

王禹文 现为香港中文大学生物医学工程系二年级博士生。他于2020年获得山东大学应用化学学士学位，于2021年获得伦敦帝国理工学院纳米材料研究硕士学位。他目前的研究兴趣集中在用于治疗肌肉骨骼疾病的纳米生物材料和功能性水凝胶。

通讯作者：

陈春英教授 是中国科学院院士、国家纳米科学中心研究员、新基石研究员、中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室副主任，先后担任国家重点研发计划“纳米科技”重点专项、“纳米前沿”重点专项首席科学家。她是中国化学会会士、美国医学与生物工程院会士、英国皇家化学会会士，应邀担任著名国际组织ISO、WHO和OECD的专家，被Nature Nanotechnology评价为该领域Leading Scientist (引领科学家)，并被Nature人物专访。她的研究成果发表在Nature Nanotechnology、Nature Methods、Nature Communications、PNAS、JACS、Angew Chem等国际学术期刊，并持有中国授权发明专利45项，国际授权PCT发明专利1项（美国、欧盟、日本）。她目前主要从事纳米蛋白冠的分析方法及其化学生物学效应、纳米材料生物体内行为的检测方法与机制、纳米佐剂与递送系统研究。

黄陟峰教授 是香港中文大学化学系副教授，香港青年科学院院士。致力于研究手性纳米材料的制备以及应用于手性纳米等离子体基元、表面增强手性光谱、不对称（光）催化、光电子学和细胞命运的纳米调控。已发表SCI 论文70 余篇，论文发表在Nature Chemistry, Nature Nanotechnology, Nature Communication, Advanced Materials, Advanced Functional Materials, JACS, Angew. Chem. 和 Chem等国际学术期刊。创立初创公司迈踏生物，将新一代细胞培养医用纳米器件商业化。该发明已在美国、欧洲和中国获得专利，并获得了2019年TechConnect创新奖和2018年日内瓦国际发明展评审团特别金奖。

李中教授2022入职香港中文大学生物医学工程学系，首批入选港中大Vice-Chancellor Early Career Professorship计划。在南洋理工大学（NTU）获得博士学位后先后在NTU和美国匹兹堡大学从事博士后研究，曾任匹兹堡大学医学院研究助理教授。专注于骨科组织工程、再生医学与器官芯片研究。已发表SCI 论文60 余篇，H 因子29。获Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) Young Investigator Award、美国骨科研究学会ORS 3Rs Award 等奖项。

团队招聘：

香港中文大学段崇智/李中课题组诚聘器官芯片、生物医学工程、医学、生物材料或相关领域的博士后，研究方向包括（1）器官芯片、类器官与关节疾病建模（高通量药物测试、组织互作研究等）；（2）骨关节炎机制研究及药物开发（骨关节炎分型、药物递送系统开发等）；（3）骨与关节再生医学（干细胞、外泌体、生物材料、3D/4D打印等）和（4）脊髓损伤修复（药物递送体系研发、再生机制研究等）。有意向的申请者请将简历和相关材料发送至：[email protected]。

来源：高分子科学前沿

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