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陳紅教授的研究領域包括生物醫(yī)用高分子材料的表面改性與功能化；蛋白質、細胞與材料表面的相互作用；血液相容性材料；生物檢測材料；干細胞分化誘導材料；細胞改造及腫瘤免疫治療等。她已在Advanced Functional Materials、Biomaterials、Langmuir等國際專業(yè)領域頂級期刊上發(fā)表多篇論文。

2017年，陳紅從學者轉型企業(yè)家，創(chuàng)立百賽飛，推動醫(yī)療器械涂層的國產化。得益于多年積累和長期攻堅，陳紅帶領百賽飛，解決醫(yī)械領域的“卡脖子”問題，實現(xiàn)進口替代，在親水潤滑、抗菌及抗凝涂層方面建立了全產業(yè)技術服務平臺，已服務國內百余家醫(yī)療器械企業(yè)，并在5年內完成5輪融資，吸引十余家資方押注。

BioMed科技公眾號持續(xù)關注并回顧了2022年陳紅團隊在生物材料領域的研究成果，供大家學習和交流。去年，陳紅團隊及其所在實驗室在ACS Appl. Mater. Interfaces，Acta Biomaterialia等期刊上發(fā)表多篇研究論文。內容如下：

2022年陳紅團隊科研成果集錦

1. ACS Appl. Mater. Interfaces：人工細胞外基質用于高效抗凝和提升內皮細胞增殖

仿肝素聚合物已成為肝素的理想替代品，可用于構建有效和安全的抗凝表面。然而，目前的肝素模擬聚合物通常僅限于葡萄糖和磺酸單元的組合，其抗凝血性能的結構來源仍然不清楚。

受天然肝素結構的啟發(fā)，蘇州大學陳紅教授等人合成了一系列由葡萄糖、磺酸和羧酸三個單元組成的新型仿肝素聚合物（GSAs）?；诖?，作者構建了由GSAs和兩種典型的陽離子聚合物聚乙烯亞胺和殼聚糖組成的人工細胞外基質，以研究GSAs的抗凝和內皮化。通過改變三個單元的比例，作者系統(tǒng)地研究了它們在基質中的作用。研究發(fā)現(xiàn)，磺酸含量的增加增強了表面抗凝血活性，葡萄糖和磺酸含量的提高促進了人臍靜脈血管內皮細胞的增殖，羧酸含量的增加抑制了人臍血管平滑肌細胞的粘附。這項工作揭示了GSAs結構對抗凝性能的重要作用，為實際工程應用中肝素模擬聚合物的設計和制備提供了新的思路。

參考文獻

Artificial Extracellular Matrix Composed of Heparin-Mimicking Polymers for Efficient Anticoagulation and Promotion of Endothelial Cell Proliferation.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c13892

2. Acta Biomaterialia：三道防線，新型多功能涂層可阻止病菌生物膜形成

合成材料的表面極易受到致病菌定植和進一步生物膜形成的影響，導致生物醫(yī)學和工業(yè)應用中的器件失效。然而，由于化學成分和物理結構的復雜性，完全消除表面上形成的成熟生物膜仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。因此，防止生物膜形成成為解決生物膜相關問題的首選策略。

基于此，蘇州大學于謙教授、陳紅教授和張燕霞副教授等人通過一種簡單而通用的方法制備了一種多功能涂層，可為防止銅綠假單胞菌生物膜形成提供三道防線。該涂層由具有殺菌性能的季銨化殼聚糖和具有抗群體感應性能的?；笇雍途哂锌拐掣叫阅艿耐该髻|酸的頂層組成。研究顯示，沉積有該涂層的基質可以抑制大多數(shù)細菌的初始粘附，然后殺死附著的細菌，并干擾其與生物膜形成相關的群體感應系統(tǒng)。短期抗菌實驗的結果表明，該涂層減少了98±2%的附著活細菌。在長期的生物膜實驗中，這種“三道防線”設計通過減少98±1%的細菌增殖和71±2%的生物產量，賦予涂層增強的生物膜性能，以防止生物膜形成至少3天。

參考文獻

Three lines of defense: A multifunctional coating with anti-adhesion, bacteria-killing and anti-quorum sensing properties for preventing biofilm formation of Pseudomonas aeruginosa.

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1742706122004846

3. Biomacromolecules：優(yōu)化抗菌劑分子結構及性能新策略

“超級細菌”的出現(xiàn)不僅對受感染者來說存在著潛在的致命威脅，而且對醫(yī)療系統(tǒng)也構成了嚴重的挑戰(zhàn)。盡管現(xiàn)有針對超級細菌的抗菌劑已經顯示出一定的應用潛力，但副作用和生物相容性問題依舊困擾著此類抗菌劑的進一步發(fā)展。因此，迫切需要開發(fā)新的抗菌劑。

蘇州大學陳紅教授等人提出了一種可改進常用抗菌劑聚六亞甲基胍鹽酸鹽（PHMG）的策略。這一策略涉及不同比例的單獨單體單元的共聚，以找到用于抗菌活性的烴與胍單元的最佳比例。利用這一策略，作者合成了一系列新型共聚物，并將其稱為PGB。通過改變胍/疏水比和共聚物分子量，鑒定出結構優(yōu)化的PGB，其在溶液中表現(xiàn)出廣譜抗菌活性和優(yōu)異的生物相容性。在抗菌試驗中，具有最佳組成（疏水單元含量25%）的共聚物抑制>99%的金黃色葡萄球菌，并與哺乳動物細胞相容。含有這種PGB組分的聚氨酯乳液在廣泛的基材表面（包括軟聚合物和金屬）上可形成透明的柔性膜（PGB-PU膜），其對醫(yī)院內耐藥細菌（如銅綠假單胞菌和耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA））表現(xiàn)出優(yōu)異的抑菌效果。

參考文獻

Optimizing the Bacteriostatic and Cytocompatibility Properties of Poly(hexamethylene guanidine) Hydrochloride (PHMG) via the Guanidine/Alkane Ratio.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.biomac.2c00233

4. Colloids Surf., B：仿生血管內皮糖萼結構

內皮糖萼是覆蓋在內皮細胞最外表面的富含碳水化合物的層結構。它能夠通過特定的化學成分（如含有糖胺聚糖（GAG）側鏈的蛋白聚糖）和微/納米形貌介導細胞間相互作用。

受內皮糖萼的啟發(fā)，蘇州大學陳紅團隊劉小莉副教授等人制作了一系列仿生糖萼表面，其具有可調的化學成分（具有不同功能單元的GAG類聚合物）和拓撲結構（具有不同大小柱的微/納米圖案）。研究顯示，人臍靜脈內皮細胞（HUVECs）和人臍靜脈平滑肌細胞（HUVSMCs）在用2-甲基丙烯酰胺基吡喃葡萄糖（MAG）聚合物修飾的仿生糖萼表面上受到抑制，但在用4-乙烯基苯磺酸鈉（SS）聚合物以及SS和MAG共聚物修飾的仿生糖萼表面則出現(xiàn)促進現(xiàn)象。表面微/納米圖案對接枝不同GAG類聚合物的表面顯示出高度復雜的影響。此外，HUVSMCs在所有包含磺酸鹽單元的平坦/圖案化表面上的擴展都得到了高度促進，并且在具有較小柱的表面上的延伸效應更強。在用類GAG聚合物修飾的所有平坦/圖案化表面上，人血管內皮生長因子（VEGF）和人堿性成纖維細胞生長因子（bFGF）的吸附可得到改善，而在含有磺酸單元的圖案化的表面上吸附的VEGF和bFGF的量則隨圖案尺寸而減少。VEGF和bFGF吸附的下降趨勢與HUVEC密度一致，表明仿生糖萼表面影響VEGF和bFGF的吸附，并進一步影響血管細胞的生長行為。

參考文獻

Vascular cell behavior on glycocalyx–mimetic surfaces: Simultaneous mimicking of the chemical composition and topographical structure of the vascular endothelial glycocalyx.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927776522000200?via%3Dihub

5. Colloids Surf., B：一步表面修飾即可將抑菌表面轉變成細胞友好型表面

作為生物材料表面的改性劑，軟膠體顆粒不僅具有良好的成膜性能，而且還可以通過其化學和生物特性促進生物材料的功能。這種通用方法已被證明對表面改性有效，但目前為止對控制膠體顆粒性質以調節(jié)膜形成和生物功能的方法依然知之甚少。

蘇州大學陳紅教授、Rui Chen和Jie Shen等人制備了聚（N-異丙基丙烯酰胺）微凝膠（ZQP），其含有兩性離子組分（Z）以提供防污功能，以及季銨鹽（Q）以提供殺菌功能。通過微調Z和Q含量，可在顆粒尺寸、尺寸分布、電荷和成膜能力的范圍內對微凝膠的制備進行控制和調節(jié)。對于大腸桿菌（E.coli）來說，薄膜顯示出抗粘附和接觸殺滅性能。而對于L929細胞來說，這些薄膜則表現(xiàn)出優(yōu)異的細胞相容性。這種微凝膠涂層可賦予各類基材（硅片、PDMS、PU、PVC）長期的抗菌活性和對化學和機械處理的耐受性。因此，這種方法可以制備有效的殺菌、細胞相容的表面，并通過調節(jié)微凝膠的組成可微調相關特性。

參考文獻

One-step surface modification strategy with composition-tunable microgels: From bactericidal surface to cell-friendly surface.

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0927776522000558?via%3Dihub

6. J. Mater. Sci. Technol.：基于蠟燭煙灰的光熱涂層

在材料表面形成的細菌生物膜給人類健康和工業(yè)帶來了一系列嚴重問題。成熟生物膜的處理尤其困難，因為它們天生對抗生素和其他不利因素具有高度的抵抗力。因此，從策略上講，預防生物膜形成優(yōu)于治療形成的生物膜。

基于具有分級結構和優(yōu)異的光熱轉換能力的蠟燭煙灰，蘇州大學陳紅教授團隊于謙教授和張燕霞副教授等人開發(fā)了一種可用于防止生物膜形成的超疏水光熱涂層。該涂層是通過在基底上沉積蠟燭煙灰層，然后依次化學氣相沉積四乙氧基硅烷和固定氟化硅烷來制備的，以使涂層堅固且超疏水。所得到的涂層可以在早期階段將大部分細菌從表面擊退，然后在近紅外激光的短期照射下根除殘留在表面上的少量細菌?？拐掣叫阅芎凸鉄釟⒕阅艿慕Y合賦予涂層良好的抗生物膜性能，以防止生物膜形成至少2周。該涂層易于沉積在各種基材上，具有良好的儲存穩(wěn)定性，在解決材料和設備的生物膜相關問題的各種實際應用中顯示出巨大的潛力。

參考文獻

Superhydrophobic photothermal coatings based on candle soot for prevention of biofilm formation.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1005030222005163?via%3Dihub

7. Macromol. Rapid Commun.：制備嵌段共聚物新方法

雙引發(fā)劑技術允許不同單體從正交聚合機理聚合，以獲得嵌段共聚物（BCPs）?；诖?，蘇州大學陳紅團隊武照強教授等人將光引發(fā)劑活性自由基聚合和有機催化開環(huán)聚合（ROP）結合起來，設計了一種羥基官能化氨基二硫代酸酯，即4-（羥甲基）芐基二乙基氨基二硫代酯（HBDC），它可以將丙烯酰胺單體的光引發(fā)聚合和環(huán)狀碳酸酯的ROP結合起來。作為概念的證明，單體的適用性進一步擴展到丙烯酸酯和內酯。結果證實，這兩種聚合體系在實驗上以逐步順序以及同時一鍋法合成BCPs是相容的。研究認為，HBDC可以允許從更大范圍的單體中簡單、高效地一鍋獲得定義明確的BCP，這從操作、經濟和環(huán)境角度來看更為有利。

參考文獻

Preparing Well-Defined Polyacrylamide-b-polycarbonate by Integrating Photoiniferter Polymerization and TBD-Catalyzed ROP.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/marc.202200376

8. J. Mater. Chem. B：生物材料改性新工具

作為一種可生物降解和生物相容的生物材料，脂肪族聚碳酸酯（APC）在用于功能化的聚合后改性（PPM）方面引起了廣泛關注。針對這一材料，蘇州大學陳紅團隊武照強教授等人首次提出了將硫（VI）-氟交換（SuFEx）點擊化學引入PPM的APC策略。通過開環(huán)聚合（ROP），將4′-（氟磺?；┢S基5-甲基-2-氧代-1，3-二氧雜環(huán)己烷-5-羧酸鹽（FMC）設計為APCs的SuFEx可點擊環(huán)狀碳酸酯，并基于此形成了可操作性和無毒的合成路線。FMC使用1,5,7-三氮雜雙環(huán)[4,4,0]癸-5-烯（TBD）作為共有機催化劑，通過SuFEx點擊化學有機催化，成功地進行了ROP和PPM，而沒有相互約束或拮抗。研究還系統(tǒng)地闡釋了ROP，并利用密度泛函理論（DFT）計算，以理解陰離子ROP中的酸堿催化機理。

參考文獻

Introducing SuFEx click chemistry into aliphatic polycarbonates: a novel toolbox/platform for post-modification as biomaterials.

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/TB/D2TB01052F

9. Soft Matter：可用于人運動檢測的離子導電凝膠

柔性應變傳感器因其在監(jiān)測人類活動和健康方面的潛在價值而被廣泛研究。然而，開發(fā)同時具有高透明度、強自粘性、快速自愈和優(yōu)異拉伸性能的多功能柔性應變傳感器仍然具有挑戰(zhàn)性。

蘇州大學陳紅團隊武照強教授等人在咪唑基離子液體1-丁基-3-甲基咪唑雙[（三氟甲基）磺?；鵠亞胺（[BMIM][Tf2N]）中使用N，N-二甲基丙烯酰胺（DMA）進行“一步”紫外線照射，并采用現(xiàn)場聚合法制備了聚（N，N-二甲基）丙烯酰胺（PDMA）離子導電凝膠?；赑DMA與離子液體之間的良好相容性，制備的離子導電凝膠具有良好的透明度（～90%）、優(yōu)異的拉伸性（1080%）、較強的自粘合性（67.57kPa）、快速自愈（室溫下2s）和良好的抗菌活性（～99%的細菌殺滅效率）。此外，基于PDMA離子導電凝膠的應變傳感器具有良好的機電性能，可以檢測不同的人體運動。由于PDMA離子導電凝膠的制備方法簡單易行，且具有多種功能，在柔性電子器件領域具有廣闊的應用前景。