【正文】 制品檢驗評價中心以及研究開發(fā)及臨床應(yīng)用基地和專門機(jī)構(gòu)。 3．發(fā)展生物材料檢驗評價的公用平臺 通過本項目實施 ，提升已通過國家認(rèn)證的、依托四川大學(xué)的“四川醫(yī)療器械生物材料和制品檢驗中心”的科學(xué)技術(shù)和管理水平，特別是對組織誘導(dǎo)性生物醫(yī)用材料和組織工程化制品的檢驗評價水平，發(fā)展生物醫(yī)用材料和制品的檢驗評價技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)及其科學(xué)基礎(chǔ)，使之成為我國第一個通過國際互認(rèn)的、世界一流的生物醫(yī)用材料檢驗評價中心，符合國際標(biāo)準(zhǔn)的我國乃至國際的公用平臺，同時為實現(xiàn)我國生物醫(yī)用材料在國際貿(mào)易中的平等交往和進(jìn)入國際市場奠定基礎(chǔ)。 （ 3）血液相容抗凝血生物功能材料的表面改性技術(shù)和方法，抗凝血生物化表面構(gòu)建的技術(shù)和方法。主要有： （ 1）建立基于細(xì)胞，特別是在分子生物學(xué)水平上對材料組織誘導(dǎo)作用研究、試驗的成套方法和模型，評價組織誘導(dǎo)性和生物相容性的分子生物學(xué)方法。 （ 5）探索評價材料生物相容性和生物功能性的分子標(biāo)記，推進(jìn)材料分子相容性的研究。 （ 3）揭示材料表面 /界面及微環(huán)境對血液凝血系統(tǒng)核心蛋白構(gòu)象的影響、作用和機(jī)理，建立完善的維持血液凝血系統(tǒng)核心蛋白構(gòu)象不變的抗凝血學(xué)說，誘導(dǎo)抗凝血生物化表面形成的材料表面 /界面分子設(shè)計及改性原理。主要表現(xiàn)在下述幾點： （ 1）揭示材料表面 /界面的組成、結(jié)構(gòu)，特別是分子結(jié)構(gòu)和納米 尺度微結(jié)構(gòu)，及其對體內(nèi)蛋白、生長因子、功能基因、細(xì)胞的相互作用，特異性識別和選擇性吸附 /粘附的影響和規(guī)律，為特定功能的表面 /界面設(shè)計以獲得預(yù)期的功能組織奠定理論基礎(chǔ)。不僅是可誘導(dǎo)骨組織再生，而且可誘導(dǎo)再生其它非骨組織。 1．建立生物材料組織誘導(dǎo)理論，提高我國生物醫(yī)用材料科學(xué)的基礎(chǔ)理論研究水平 “組織誘導(dǎo)性生物材料 (Tissue Inducing Biomaterials) ”是本項目科學(xué)家基于我國原創(chuàng)性生物材料骨誘導(dǎo)理論，于 2020 年與國際科學(xué)家共同提出的生物醫(yī)用材料的 新概念，并被第七次世界生物材料大會列為專題組織了 4 場討論會，已為國際生物材料界所接受。為此，項目總體目標(biāo)是： 通過細(xì)胞和分子水平深化材料誘導(dǎo)組織再生 的生物功能與材料的組成、結(jié)構(gòu)關(guān)系的認(rèn)識，形成和發(fā)展“生物材料組織誘導(dǎo)”理論； 在通過材料自身優(yōu)化設(shè)計和裝載功能基因和信號分子賦予材料誘導(dǎo)組織再生的生物功能方面形成特色，保持我國此方面研究的優(yōu)勢地位；以覆蓋生物醫(yī)用材料市場80%以上的矯形、整形、軟組織修復(fù)材料、心血管系統(tǒng)修復(fù)材料為重點，選擇其中有代表性的典型材料為研究對象，以帶動我國現(xiàn)代生物醫(yī)用材料科學(xué)和產(chǎn)業(yè)體系較為完整的形成，并對相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生直接效應(yīng)；與此同時，培養(yǎng)出一批世界級的中、青年生物醫(yī)用材料科學(xué)與工程學(xué)術(shù)帶頭人和多學(xué)科交叉的、國際先進(jìn)水平的創(chuàng)新 型學(xué)術(shù)骨干，為進(jìn)一步發(fā)展我國生物材料科學(xué)與產(chǎn)業(yè)并趕超國際先進(jìn)水平奠定基礎(chǔ)。 二、預(yù)期目標(biāo) 總體目標(biāo) 本項目的目的在于：立足生物醫(yī)用材料科學(xué)和產(chǎn)業(yè)前沿，為本世紀(jì)我國生物醫(yī)用材料和制品產(chǎn)業(yè)跨越式地發(fā)展奠定科學(xué)基礎(chǔ)，并產(chǎn)生直接效應(yīng)。較之前期“ 973”項目，本項目研究目標(biāo)更為集中、明確，創(chuàng)新性更加突出；選擇覆蓋生物相容性材料市場 80%以上的矯形外科、軟組織修復(fù)和心血管系統(tǒng)修復(fù)材料為重點和突破口，加之材料裝配和分子相容性研究，本項目實施可初步為我國完整的高技術(shù)生物醫(yī)用材料產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展奠定科學(xué)基礎(chǔ)；材料組織誘導(dǎo)性的研究在細(xì)胞和分 子水平上展開，材料的設(shè)計在分子水平上進(jìn)行，較之前期“ 973”項目，研究水平有量級的提升。 本項目研究內(nèi)容是在總結(jié)前期“ 973”項目實施基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)科最新發(fā)展和國家需求，對前期工作的提煉、深化、延伸和發(fā)展。 （ 3）材料表面 /界面表征及植入體表面，特別是納米級特征的跟蹤技術(shù)和方法。 4．組織誘導(dǎo)性生物醫(yī)用材料的生物相容性和生物功能性評價 的科學(xué)基礎(chǔ)及試驗方法 （ 1）研究和試驗材料組織誘導(dǎo)性的體內(nèi)、外及臨床試驗?zāi)Ｐ汀? （ 4）有機(jī)、無機(jī)材料抗凝血生物活化功能表面及涂層的分子設(shè)計和表面改性。 （ 2）材料的合成及其與體內(nèi)原位蛋白、細(xì)胞的相互作用；功能界面和支架的設(shè)計、特征、降解、及降解產(chǎn)物對組織形成的影響。 （ 2）組織形成的環(huán)境，特別是微環(huán)境，及其特征與 細(xì)胞因子合成和分泌、基因表達(dá)、細(xì)胞特異性分化和特定組織形成等的關(guān)系、作用規(guī)律 和機(jī)制。 （ 4）裝載于材料 中的功能基因、信號分子及其轉(zhuǎn)染和作用對細(xì)胞和蛋白行為的調(diào)控，特征蛋白的合成、分泌及組織形成的影響和機(jī)制。 （ 2）材料 — 宿主間特異性功能界面的形成、表征及其對細(xì)胞特異性識別、黏附、分化、基因表達(dá)及特定組織形成的影響。 其核心是：在細(xì)胞和分子水平上深入認(rèn)識材料表面/界面及組織形成環(huán)境及其特征與體內(nèi)生物活性分子（生長因子、蛋白、基因、酶、組織康復(fù)因子等）和細(xì)胞的相互作用，特異性識別和選擇性吸附 /粘附規(guī)律，及對細(xì)胞分化和組織形成的影響和機(jī)理。與此同時，選擇覆蓋高技術(shù)生物材料市場 80%以上的矯形、整形外科和心血管系統(tǒng)修復(fù)材料為研究對象，以對整個生物醫(yī)用材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生直接效應(yīng)，促進(jìn)較為完整的現(xiàn)代醫(yī)用生物材料產(chǎn)業(yè)體系的形成，并保持其持續(xù)發(fā)展的市場競 爭活力，滿足社會、經(jīng)濟(jì)和國防事業(yè)的迫切需求。 項目名稱： 組織誘導(dǎo)性生物醫(yī)用材料的基礎(chǔ)研究 首席科學(xué)家： 顧忠偉 四川大學(xué) 起止年限： 至 依托部門： 教育部 一、研究內(nèi)容 鑒于傳統(tǒng)生物醫(yī)用材料的時代正在過去，與生物技術(shù)結(jié)合賦予材料生物結(jié)構(gòu)和生物功能，即發(fā)展可誘導(dǎo)組織或器官再生、恢復(fù)和增進(jìn)機(jī)體功能的材料，已成為本世紀(jì)生物醫(yī)用材料科學(xué)發(fā)展的方向和前沿，并正在對產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生越來越大的影響和效應(yīng)；鑒于我國技術(shù)含量高的生物醫(yī)用材料和制品市場已為進(jìn)口品所充斥，高技術(shù)生物材料產(chǎn)業(yè)體系尚未形成；鑒于國際生物醫(yī)用材料科學(xué) 前沿研究起步不久；因此，立足生物醫(yī)用材料科學(xué)和產(chǎn)業(yè)前沿，以跨越式地發(fā)展高技術(shù)生物材料前沿產(chǎn)業(yè)為重點，并以此引導(dǎo)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)更新和產(chǎn)品換代，是振興我國生物材料產(chǎn)業(yè)，滿足保障廣大人民健康需求和社會、經(jīng)濟(jì)以及國防事業(yè)發(fā)展對生物醫(yī)學(xué)材料和制品的迫切需求，進(jìn)而培育國民經(jīng)濟(jì)的新增長點的最佳選擇。 本項目瞄準(zhǔn)生物醫(yī)用材料科學(xué)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向和前沿、臨床最迫切需求的材料；基于我國社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的客觀現(xiàn)狀，生物醫(yī)用材料研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)；與前期“ 973”項目銜接， 凝聚其重要研究成果， 以發(fā)展可誘導(dǎo)組織再生的生物醫(yī)用材料為核 心，通過材料自身優(yōu)化設(shè)計及裝載功能基因及信號分子賦予材料組織誘導(dǎo)生物功能為重點，推進(jìn)和提升前期“ 973”項目對生物材料骨誘導(dǎo)作用研究到材料對其它組織誘導(dǎo)作用研究，擴(kuò)大建立較為完整的生物材料組織誘導(dǎo)理論，為形成和發(fā)展以具有組織誘導(dǎo)性的新一代生物醫(yī)用材料和制品為特色的我國高技術(shù)生物醫(yī)用材料產(chǎn)業(yè)奠定科學(xué)基礎(chǔ)。 擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題： 材料的組織誘導(dǎo)性與材料的組成、結(jié)構(gòu)、生物力學(xué)性質(zhì)、生物環(huán)境及其相互作用的關(guān)系、規(guī)律和機(jī)制。 主要研究內(nèi)容 圍繞擬解決的 關(guān)鍵科學(xué)問題，本項目的主要研究內(nèi)容如下 1．材料表面 /界面和表征及其與生物活性分子的相互作用對蛋 白、生長因子等的特異性識別、吸附、解吸以及細(xì)胞粘附、分化的影響、規(guī)律和機(jī)理 （ 1）材料表面 /界面組成、結(jié)構(gòu)（特別是分子結(jié)構(gòu)和納米尺度微結(jié)構(gòu)）及生物力學(xué)性質(zhì)（植入體幾何形態(tài)、表面構(gòu)型、孔隙、力學(xué)性質(zhì)等）及其對水、蛋白等的分子構(gòu)型、基因表達(dá)的影響，與蛋白、生長因子等的特異性識別、吸附的關(guān)系、規(guī)律和機(jī)理。 （ 3）影響特定組織形成的主要生物化學(xué)信號及其相互作用和對細(xì)胞分化和組織形成的影響。 2．組織發(fā)生和生長的環(huán)境，特別是微環(huán)境的形成、特征及其對 細(xì)胞因子合成和分泌、 基因表達(dá)、細(xì)胞分化和組織形成途徑的影響和規(guī)律 （ 1）材料和植入體的幾何因素（形態(tài)、孔隙、表面構(gòu)型、顯微結(jié)構(gòu)、力學(xué)性質(zhì)等）、體液組成和特征（ pH 值、蛋白、流速等）及細(xì)胞對生理環(huán)境中組織形成環(huán)境的影響和機(jī)理。 3．材料結(jié)構(gòu)與誘導(dǎo)組織再生生物功能的關(guān)系，及其分子設(shè)計與裝配 （ 1）自然組織的分子圖象及材料分層結(jié)構(gòu)與功能的計算機(jī)輔助設(shè)計。 （ 3）生物分子及無機(jī)納米粒子的功能表面和結(jié)構(gòu)設(shè)計及三維裝配。 （ 5）二維、三維功能和表面支架與功能基因和生物信號分子的復(fù)合與裝配。 （ 2）材料組織誘導(dǎo)性及其生物安全性評價的分子生物學(xué)基礎(chǔ)及分子標(biāo)記。 （ 4）評價和預(yù)測材料組織誘導(dǎo)性的長期生物安全性、可靠性的方法和模型。研究重點集中于前期原創(chuàng)性的骨誘導(dǎo)理論啟示的具有誘導(dǎo)非骨組織再生的生物功能醫(yī)用材料，并將前期基因載體材料 及其控釋系統(tǒng)的研究成果，融入發(fā)展裝載功能基因的組織誘導(dǎo)生物醫(yī)用新型材料，與通過材料自身優(yōu)化設(shè)計賦予材料生物功能的研究相結(jié)合，形成我國“組織誘導(dǎo)性生物材料”的特色和優(yōu)勢，繼而建立較為完整的“生物材料組織誘導(dǎo)”理論。因此，本項目提出的研究內(nèi)容不僅具有前期研究基礎(chǔ)，而且圍繞擬解決的經(jīng)過高度凝練的關(guān)鍵科學(xué)問題，富有科學(xué)性、前瞻性及原始創(chuàng)新性。其基礎(chǔ)在于前期“ 973”生物材料項目的成功實施和對科學(xué)問題的進(jìn)一步凝練和深化。 通過本項目實施，將在生物材料科學(xué)的理論、方法及技術(shù)等方面取得突破性進(jìn)展，這不僅對生物醫(yī)用材料科學(xué)、醫(yī)學(xué)乃至生命科學(xué)的發(fā)展具有重要的科學(xué)價值，而且也將對解決國家重大需求做出重要貢獻(xiàn)。其核心在于無生命的生物材料可誘導(dǎo)再生有生命的人體組織和器官。本項目“生物材料組織誘導(dǎo)”理論的建立，將是當(dāng)代生物醫(yī)用材料科學(xué)重點“賦予材料生物結(jié)構(gòu)和生物功能的設(shè)計”的重大突破性進(jìn)展，可望開拓發(fā)展本世紀(jì)生物醫(yī)用材料的新途徑，并促進(jìn)相關(guān)醫(yī)學(xué)學(xué)科的發(fā)展，降低醫(yī)療費用，亦將對生命科學(xué)認(rèn)識論產(chǎn)生重要影響。 （ 2）揭示和表征特定組織形成的環(huán)境，特別是微環(huán)境，及其對基因表達(dá)、細(xì)胞分化和組織形成途徑的影響、規(guī)律和機(jī)理。 （ 4）揭示裝載于材料的功能基因和特定信 號分子對體內(nèi)細(xì)胞轉(zhuǎn)染和作用的規(guī)律；激活細(xì)胞分泌特定蛋白、生長因子，調(diào)控細(xì)胞分化途徑的機(jī)制，以及材料表面 /界面和微環(huán)境對其的影響和作用。 2．在研究方法和技術(shù)方面預(yù)期突破。 （ 2）具有功能基因、特異性