分会主席：顾忠伟、吴成铁、憨勇、陈晓峰
D07-01(Keynote)
吴爱国1,*
1.中国科学院宁波材料技术与工程研究所
氧化铁基纳米材料在肿瘤的成像诊断与领域应用广泛[1]，我们在中科院宁波材料所的研究团队，多年来一直致力于高效、低毒、精准及多功能性MRI对比剂的研究工作。研究团队先后实现了基于氧化铁基等的造影增强的对比剂，对不同类型的乳腺癌分子分型研究，对脑胶质瘤和肝脏肿瘤等的早期检测成像研究[2,3]。进一步，结合自主研发的主动靶向分子-神经肽Y的Y1亚型，设计了针对乳腺癌、脑癌等的精准靶向MRI对比剂，实现了对其精准成像等研究[4,5]。结合二氧化钛及上转换等具有辅助性作用的无机组分，构建出具有可视化功能的多功能型MRI对比剂[6,7]。本报告中，我们将结合团队多年来的相关研究工作，进行详细阐述。
参考文献：
[1] Shen, Z.; Song, J.; Yung, B. C.; Zhou*, Z.; Wu A.*; and Chen X.* Adv. Mater.，2018, DOI:10.1002/adma.201704007.
[2] Shen, Z.; Chen, T.; Ma, X.; Ren, W.; Zhou, Z.; Zhu, G.; Zhang, A.; Liu, Y.; Song, J.;* Li, Z.; Ruan, H.; Fan, W.; Lin, L.; Munasinghe, J.; Chen, X.; * and Wu, A.*, ACS Nano，2017，11(11): 10992-11004.
[3] Shen, Z.; Wu, H.; Yang, S.; Ma, X.; Li, Z.; Tan, M.;* Wu, A.*, Biomaterials，2015, 70, 1-11.
[4] Li, J.; Shen, Z.; Ma, X.; Ren, W.; Xiang, L.; Gong, A.; Xia, T.; Guo, J.; Wu, A.*, ACS Applied Materials & Interfaces, 2015, 7: 5574-5581.
[5] Li, J.; Tian, Y.; Shan, D.; Gong, A.; Zeng, L.; Ren, W.; Xiang, L.; Zhao, J.; Yang, J. Wu, A.*, Biomaterials, 2017, 116: 106-117.
亨润成型机炮筒图
[6] Zhang, L.; Zeng, L.;* Pan, Y.; Luo, S.; Ren, R.; Gong, A.; Ma, X.; Liang, H.; Lu, G.*; Wu, A.*, Biomaterials，2015, 44:82-94.
[7] Zeng, L.; Ren, W.; Xiang, L.; Zheng, J.; Chen, B.; Wu, A.*, Nanoscale, 2013, 5: 2107-2113.
D07-02(Invited)
神经精神类疾病的纳米生物效应
薛雪
南开大学药物化学与生物学国家重点实验室
将新型纳米材料应用于人类重大疾病的，有助于全面探讨其病理机制，揭示疾病的本质，建立诊断标准，发现新的靶点。本文采用单壁碳纳米管(SWNTs)自身作为药物活性成分的全新策略，研究SWNTs对抗甲基所致精神依赖性的实验效果及作用机制。首次揭示了对甲基所致精神依赖性的显著逆转作用，以及不同构型的SWNTs的作用差异。研究发现小鼠脑室给予2 ng极低剂量的SWNTs，就可以显著抑制甲基引起的小鼠自身给药与条件位置偏爱行为，有效阻止甲基或线索诱发的药物渴求；还发现聚合态SWNTs吸附并氧化多巴胺，进而调节多巴胺奖赏通路，明显改善纹状体、皮层的多巴胺转运体及突触形态有关，这为进一步讨论碳纳米材料的构效关系提供了重要依据。首次提出碳纳米材料对甲基（）所致精神依赖性的显著逆转作用，且在有效剂量范围内未发现显著毒副作用，提示碳纳米材料具有良好的抗药物成瘾潜质[1]。
我们还研究了细胞自噬中自噬小体与溶酶体融合在神经退行性疾病的分子机制中的作用：自噬新基因EPG5可以通过结合Rab7，特异定位于晚期内涵体/溶酶体上。同时，溶酶体上的R-SNARE蛋白V AMP7/8与EPG5也存在相互作用。另一方面，自噬小体上的蛋白质LC3/LGG-1，以及预组装的Qabc- SNARE复合物STX17-SNAP29也可以与EPG5结合，通过EPG5将自噬小体定位于晚期内涵体/溶酶体，以待下一步融合。综合上述现象和分子机制，我们认为EPG5作为Rab7的效应蛋白，以“tether”的方式特异性介导自噬小体与晚期内体/溶酶体之间的融合。在缺乏EPG5的多细胞真核生物体内，自噬小体与某些错误的膜结构融合，引起溶酶体损伤，最终导致自噬缺陷[2]。研究发现，SWNTs可以通过抑制mTOR通路修复阿尔茨海默病(AD)胶质细胞的自噬缺陷，进而减少β淀粉样蛋白的多度累积，上述实验结果让我们看到了SWNTs对AD自噬缺陷的潜在作用。SWNTs可以通过改善溶酶体酶的相关活性加速降解脑内堆积的淀粉样蛋白，缓解AD自噬相关缺陷[3]。
参考文献：
[1] Xue Xue, et al. Nat. Nanotech., 2016, 11: 613.
[2] Xue Xue, et al. Mol. Cell, 2016, 63: 781.
[3] Xue Xue et al. Nano Lett., 2014, 14: 5110.
D07-03(Invited)
环糊精基超分子前药胶束用于光动力学肿瘤的研究
金桥，邓永岩，计剑
浙江大学
环糊精是一种已被录入中国药典的外缘亲水而内腔疏水的环状低聚糖，在生物医药领域具有广泛的用途。我们利用环糊精能与很多客体分子发生超分子组装的特性和表面羟基易于功能化的特点，通过主客体相互作用，设计构建了一系列环糊精基超分子前药胶束，拓展环糊精在纳米药物上的新应用，解决纳米药物传递过程中的关键科学问题，具体研究包括：1）针对活性氧存在时间短且作用范围窄的问题，通过环糊精和金刚烷的超分子组装构建了肿瘤细胞和线粒体程序性靶向的环糊精基前药胶束，当超分子前药胶束被肿瘤细胞靶向内吞后，肿瘤细胞内过表达的组织蛋白酶B能使肿瘤细胞靶向肽脱除，暴露出线粒体靶向肽，实现线粒体靶向，通过肿瘤细胞和线粒体的程序性靶向传递，实现光敏剂在亚细胞层次的精准传递；2）针对光动力学中的皮肤光敏性的问题，设计了肿瘤细胞原位激活型环糊精基超分子纳米载体，在血液循环中，光敏剂处于休眠状态，当到达肿瘤组织被肿瘤细胞激活后，在高浓度GSH作用下，二硫键会发生断裂，释放出光敏剂分子，实现光敏剂的细胞内激活而具有显著的光毒性，发挥其光动力学的作用，可用于成像介导的光动力学；3）通过不同药物修饰的环糊精与客体分子的共组装，我们能很容易地获得超分子药物共传递载体。这种模块式组装的方式不仅避免了复杂的有机合成，而且能实现多种药物不同比例的精确组装。在这里，我们通过光敏剂修饰的环糊精和一氧化氮（NO）修饰的环糊精的共组装，获得了NO和光敏剂的共传递纳米载体，实现NO和Ce6的协同。NO在光动力学中起到“一石三鸟”的作用。首先，NO能舒张血管平滑肌，
提高氧气的供给，改善肿瘤的乏氧。其次，细胞内的谷胱甘肽会消耗活性氧，而NO能消耗细胞内的谷胱甘肽，从而减少光照产生的活性氧的损失。最后，NO能与活性氧反应，生成具有更强细胞毒性的活性氮，从而提高光动力学的效果。
关键词：环糊精；超分子组装；光动力学；主客体相互作用；前药
D07-04(Invited)
生物3D打印壳聚糖水凝胶性能调控及其对骨髓间充质干细胞分化行为的影响
张华，付俊*
中国科学院宁波材料技术与工程研究所，浙江 宁波，315201
具备调控细胞生长的可打印生物墨水是制约生物3D打印技术应用的关键问题。水凝胶网络结构与细胞外基质类似，在体外负载细胞培养和组织愈合过程中能为细胞提供“微环境”，被视为理想的组织工程材料，但应用于3D打印墨水时，仍存在可打印性与机械性能、打印结构稳定性等之间的矛盾。利用水凝胶支架体外模拟细胞微环境，支架刚度、应力松弛、孔径分布以及降解等物理、化学因素对干细胞分化命运的影响是需要重点探究的问题[1,2]。本研究以天然多糖壳聚糖和硫酸软骨素为原材料，通过化学改性，获得了水溶性可光交联的甲基丙烯酰化壳聚糖(CHMA)和含醛基的氧化硫酸软骨素(OCS)，
OCS可与CHMA发生动态共价键交联。通过控制光交联调控CHMA水凝胶刚度，OCS交联提高结构稳定性，获得了0.5-8 kPa模量的CHMA-OCS水凝胶支架，用于支持SD鼠骨髓间充质干细胞(BMSC)三维培养。结果表明，CHMA-OCS水凝胶具有优异的组织相容性，可在1 s-1和15 s-1交替剪切速率下实现注射与自恢复，可作为3D生物打印墨水构建仿生组织支架；
0.5-8 kPa模量CHMA-OCS水凝胶有利于诱导BMSC向成骨分化；在高模量CHMA-OCS水凝胶内，BMSC的增殖密度远高于低模量基体。本研究所制备的CHMA-OCS水凝胶可用于骨和软骨组织修复与再生。
关键词：甲基丙烯酰化壳聚糖；氧化硫酸软骨素；生物3D打印；干细胞分化
合金钢密度参考文献：
[1] Thiele J, Ma Y, Bruekers SMC, Ma S, Huck WTS. 25th Anniversary Article: Designer Hydrogels for Cell Cultures: A Materials Selection Guide. Advanced Materials. 2014;26:125-48.
[2] Lv H, Wang H, Zhang Z, Yang W, Liu W, Li Y, et al. Biomaterial stiffness determines stem cell fate. Life Sciences. 2017;178:42-8.
图1 (a) 甲基丙烯酰化壳聚糖(CHMA)分子结构；(b) 氧化硫酸软骨素(OCS) 分子结构； (c) CHMA-OCS水凝胶；(d) CHMA-OCS水凝胶皮下埋植14天后组织HE染；(e) 控制光交联时间(0.5-3.0 min)制备的CHMA水凝胶交替0.1 s-1和15 s-1
剪切速率表征；(f) 3D打印仿生CHMA-OCS人耳和股骨支架。
图2 CHMA-OCS水凝胶三维包载BMSC培养7天活-死细胞染(a)与成骨分化碱性磷酸酶染(b)
D07-05
摩擦纳米发电机驱动的电穿孔系统用于外源物质的高效递送及基因转染
刘志荣1,2，聂锦辉1,2，李琳琳1,2*
1.中国科学院北京纳米能源与系统研究所
2.中国科学院大学纳米科学与技术学院
地下轨道站>平移天窗电穿孔通过高电压的电场作用，在细胞膜表面产生瞬时孔，使外源分子进入细胞，是功能强大的将核酸、蛋白及其它分子导入多种细胞的高效技术。但是传统的电穿孔所需的电压高，所以细胞的高转染率和高活力很难同时实现。在本工作中，我们通过手摇式摩擦纳米发电机驱动电穿孔系统，同时，使用硅纳米针阵列代替传统的块状电极，有利于提高纳米针-细胞交接处的电场强度，实现局部电穿孔，减小对细胞的伤害。实验结果表明，该自供电电穿孔系统可以将多种外源物质，例如小分子、生物大分子、siRNA等递送到多种细胞中，包括难转染的间充质干细胞。转染后的细胞活力仍保持在94%以上，由于所递送的外源物质分子量的和性质的不同，递送效率在45~90%。本研究为高效地药物递送提供了新途径。
D07-06
多功能生物活性材料用于黑素瘤与修复的研究
余青青，吴成铁
中国科学院上海硅酸盐研究所
引言：对于皮肤黑素瘤的，临床上主要采取手术切除的方式，这不仅会造成大块皮肤缺损，而且很难完全清除肿瘤组织。为了防止肿瘤复发，通常还会辅以化疗和放疗，但是效果不显著。因此，研制新型生物活性材料，在高效黑素瘤的同时进行创面修复尤为重要。
材料与方法：首先，以SiO2为牺牲模板，利用水热法制备硅酸铜空心微球(CSO HMSs)，并测试其理化性能、光热性能、载药性能。然后，将CSO HMSs装载化疗药物后，利用静电纺丝技术，制备载药硅酸铜与聚己内酯/聚乳酸复合的支架（Tra-CSO-PP），并研究其光热性能及光热刺激的药物释放行为。最后，通过黑素瘤细胞实验及裸鼠黑素瘤动物模型，探究支架的抗肿瘤能力；通过成纤维细胞实验及糖尿病鼠皮肤创面模型，探究支架的创面修复能力。
结果与讨论：CSO HMSs具有内部空心、外部纳米针状结构，表现出优异的光热性能，同时能有效装载化疗药物。随后，将这种载药的CSO HMSs成功纺入了纤维支架中，将其浸泡在PBS中，在近红外光照射（808 nm，0.65 W/cm2）下，5 min 内温度迅速升高到50 ℃。温度的升高能刺激药物分子的释放，所以通过控制激光的开关和功率来调节温度，从而实现可控的药物释放。在抗肿瘤细胞实验中，在光热和化疗药物的协同作用下，Tra-CSO-PP+激光组的肿瘤细胞死亡率最高（>95%）。将支架植入肿瘤裸鼠体内后，Tra-CSO-PP+激光组的肿瘤生长受到持续抑制，且效果优于单一模式。在创面修复实验中，硅酸铜空心微球的引入能促进成纤维细胞在支架上的增殖和粘附，将支架植入糖尿病鼠创面部位后，该支架原位释放Cu2+和SiO44-，能促进成血管化、胶原沉积及再上皮化，从而明显加速创面的愈合。
结论：制备出的Tra-CSO-PP支架具有优异的光热性能和可控药物释放性能，在光热与化疗协同黑素瘤的同时，能显著促进创面修复，在肿瘤和修复领域具有广阔的应用前景。
关键词：硅酸铜空心微球；光热；化疗；黑素瘤；创面修复
D07-07
肿瘤特异性树状大分子渗透肽及药物递送
张晓1，徐翔晖2,1，顾忠伟2,1
1.四川大学
2.南京工业大学
致密的肿瘤外基质及较高的间质压严重阻碍药物在肿瘤组织的渗透，导致其效果不佳并产生耐药[1, 2]。肿瘤渗透肽主要为包含R/KXXR/K序列的线型短肽[3]，开发树枝状肿瘤渗透肽对提要药物疗效及丰富渗透肽种类具有重要意义。本研究旨在通过合理化学设计与修饰，构建具有肿瘤特异性响应的树状大分子渗透肽，利用树状大分子多价效应，实现小分子药物、多肽及蛋白质等模型药物的肿瘤组织渗透。通过观察及定量模型药物在3D多细胞球中的分布，研究了树状大分子渗透肽在正常生理条件及肿瘤微环境条件下的渗透能力。通过构建荷瘤小鼠模型，尾静脉注射后，树状大分子渗透肽可在肿瘤微环境被激活，暴露出具有肿瘤渗透功能的序列，实现多种药物模型在肿瘤组织中的渗透，大大提高药物疗效。此外，该树状大分子渗透肽生物相容性良好，对机体无明显毒副作用。
参考文献：
[1] Minchinton A I, et al. Drug penetration in solid tumours. Nat. Rev. Cancer, 2006, 6, 583-592.
[2] Simberg D. Opening windows into tumors. ACS Nano, 2015, 9, 8647-8650.
[3] Ruoslahti E. Tumor penetrating peptides for improved drug delivery. Adv. Drug Deliver. Rev., 2017, 110, 3-12.
关键词：树状大分子；渗透肽；肿瘤特异性；多价效应
D07-08(Keynote)
基于功能性生物材料的心肌组织工程研究
李俊杰1,2，姚芳莲2，王常勇1
1.军事科学院军事医学研究院
2.天津大学化工学院
心肌梗死是严重威胁人民生命健康的重大疾病之一。虽然现有的口服药物和冠脉搭桥手术等可以在一定程度上缓解心肌梗死缺血的症状，改善患者的生存质量，但均无法有效促进受损心肌的明显修复与再生，效果具有一定局限性，亟需发展新的策略。近年来，基于干细胞和支架材料的心肌组织工程研究的快速发展为受损心肌的修复提供了全新的策略，现已成为心肌梗死研究的前沿与热点。其中支架材料是细胞粘附和生长的基础，在工程化心肌组织构建及体内移植中起关键的作用。我们，以天然心肌组成特征及力学和电生理的功能特征为模板，研制了系列具有模拟天然心肌细胞外基质组成、可适应心脏舒张-收缩力学特性及电生理特征的支架材料，并赋予了其抗氧化、促血管形成等调控心梗恶劣微环境的
能力。在此基础上，成功构建了工程化心肌组织，明确了支架材料结构和组成调控细胞生物学行为的规律及相关分子机制。体内移植实验证实所研制的支架材料能够有效的减小心梗面积，提高心功能，在心梗中展现出巨大的应用前景。关键词：支架材料，微环境调控，组织工程，分子机制
D07-09(Invited)
抗菌与生物活性兼容性材料研究
张维，李雅楠
中国科学院理化技术研究所
植入材料因无免疫能力易于细菌定植、进而生成菌膜，最终发展成为周围组织细菌感染源，赋予表面抗菌活性是当前解决这一难题的有效方法。然而，当前抗菌材料达到抗菌活性要求时往往表现出一定的细胞毒性，即存在“抗菌有毒”难题，严重制约了抗菌材料在医疗器械的应用，因此获得“抗菌与生物活性”兼容性的抗菌材料成为亟待解决的科学问题。本研究基于电磁场具备抗菌和诱骨能力，利用等离子体浸没注入方法和表面涂层技术构建阳离子界面，通过调控表面阳离子基团组成和浓度，提高表面电势，并体内外研究证明该阳离子表面兼顾抗菌/诱骨活性，最终成功解决了抗菌材料存在“抗菌有毒”的难题。
D07-10(Invited)
高分子材料抗菌表面的构建及其在水处理中的应用
蔡韬
武汉大学化学与分子科学学院生物医用高分子材料教育部重点实验室
细菌在生活中无处不在。各类高分子材料在使用过程中不可避免地会遭受到细菌的污染和侵蚀。细菌易在材料上附着、堆积、繁殖、最终形成生物膜，生物膜一旦形成，会引起细菌持续性感染，严重影响到材料的性能和使用寿命。相对本体，材料的界表面首当其冲地接触到细菌，所以，如何调控材料
的表面性能，使其具有优异的抗菌性能是材料在使用过程中的一个永恒的话题。为了赋予材料表面抗菌性能，需依据细菌污染的发生机制，有针对性地进行抗菌表面的构建。为了保持高分子材料本身良好的性能，本文以点击化学-活性可控自由基反应等为手段，主要讨论以下几种高分子材料抗菌表面的构建策略：抗菌粘附型表面、释放型杀菌表面、接触抗菌表面和抗菌粘附-杀菌结合型表面，并介绍其在水环境中的部分应用。
关键词：高分子材料；水处理；抗菌；生物相容性
D07-11
生物材料基于超电容特性的抗菌设计及其机理研究
王怀雨1，王国敏1,2，朱剑豪2
1.中国科学院深圳先进技术研究院
2.香港城市大学
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近年来研究表明生物材料与细菌之间的电子传递在其杀菌过程中作用显著，但目前尚不存在利用可控电子传递来进行杀菌的相关研究。据此，本研究设计了具有超电容特性的生物材料，借助外电源对其 
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