摘要
本论文设计并构建了基于π-共轭分子的自组装体系，发展了共轭聚合物生物墨水用于3D生物打印，开发了天然来源的多功能材料用于神经干细胞分化和肿瘤治疗，建立了π-共轭分子/苯硼酸自组装体系用于生物功能活性调控，主要研究内容如下: 1.设计并开发了共轭聚合物3D生物打印墨水Gel/Alg/PMNT。阳离子PMNT和阴离子Gel/Alg之间的静电作用提供了简便的生物活性修饰方法，且有效抑制了营养物质PMNT的向外扩散;使用Gel/Alg/PMNT墨水包裹干细胞进行打印后，可以促进干细胞增殖，并通过刺激动物皮肤伤口分泌更多的胶原蛋白和提高伤口处细胞的增殖能力来加速伤口愈合。该工作体现了新型生物墨水设计思想，并进一步完善了增强生物相容性的方法，可以更好的结合干细胞治疗和3D生物打印技术应用于体外组织/器官重建。 2.设计并开发了共轭聚合物3D生物打印墨水PPV/Gel/Alg/HA，并将细胞粘附肽A5G81修饰的HA引入墨水体系来提高生物墨水的细胞亲和力。受人体皮肤的保护功能启发，利用3D生物打印技术，构建了具有高细胞亲和力的人工抗菌皮肤。该人工皮肤具有良好的抗菌和加速皮肤伤口愈合的功能，为3D生物打印技术体外制造组织/器官提供了新思路。 3.开发了植物来源的高生物安全性多功能材料，从菠菜中提取了具有双酶活性的多功能纳米类囊体用于肿瘤的光动力和光热治疗。纳米类囊体具有过氧化氢酶和过氧化物酶的双酶活性，可以将H2O2催化分解为O2，也可以将H2O2催化氧化为具有生物毒性的活性氧物种(ROS);纳米类囊体对MCF-7肿瘤具有一定的选择性抑制能力（暗毒性）;对4T1和MCF-7细胞表现出高效的光动力和光热杀伤效果。纳米类囊体在动物水平也表现出良好的光热消融肿瘤的能力，也显示出良好的生物安全性。该工作为开发多功能天然材料用于肿瘤治疗提供了新思路。 4.在染色质结构的启发下，制备了超分子纤维，并成功地应用于神经干细胞(NSC)的封装和原位分化，实现了被包裹的NSC存活，并向少突胶质细胞分化。引入K6-PEG-RGD可以增强纤维的细胞粘附力，有效抑制NSC外迁。独特的制备工艺赋予了此类超分子纤维显著的柔韧性，从而可以简单有效地进行封装和功能化。通过该方法，可以把生长因子和趋化因子等各种生物活性分子进一步引入来调控干细胞命运，应用于体外或体内神经系统组织重建。 5.设计并合成了修饰有苯硼酸(PBA)的苝二酰亚胺衍生物PDI-PBA。PDI-PBA可被手性抗癌药物5'DFU诱导为高度有序的右手螺旋超分子结构，并能特异识别5'DFU。在动态共价键和氢键作用的辅助下，手性从5'DFU传递到非手性的PDI-PBA，该过程破坏了PDI-PBA聚集体中的π-π堆积，促使其自组装为右手螺旋超分子结构。该工作详细研究了手性抗癌药物调节π-共轭分子间相互作用和诱导为多级自组装超分子结构的过程，实现了荧光增强型的超分子识别。 6.设计并合成了修饰有苯硼酸(PBA)的阳离子共轭聚合物PFP-PBA，并提出了可控细胞膜成像新策略。通过平衡阳离子PFP-PBA与带有负电荷细胞膜之间的动态共价键和静电作用，可以实现可控的细胞膜成像。研究表明，共轭聚合物可以作为有效的功能材料用于调节与细胞的相互作用，开发可控的生物功能化自组装体系。
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