[973]2009CB930000-面向组织修复与替代的纳米生物材料的研究

项目名称： 面向组织修复与替代的纳米生物材料的研究 首席科学家： 丁建东 复旦大学 起止年限： 2009.1至2013.8 依托部门： 教育部 上海市科委 一、研究内容 关键科学问题： 本项目的关键科学问题、提炼为：如何揭示纳米材料与细胞相互作用的规律，发展相关固体材料界面的纳米调控技术，为设计具有特定纳米修饰的生物材料、解决组织修复替代的部分临床重大需求提供指导。 其中，细胞与材料的相互作用主要指材料面的纳米结构及其本体性质（例如软硬度）如何影响细胞粘附、细胞分化等行为；纳米调控主要指对于固体材料表面的纳米结构和活性因子排列方式的调节。 总体研究内容： 在揭示纳米材料界面与细胞相互作用的基本科学问题方面，拟获得和完善合适于细胞与固体材料相互作用研究的纳米图案化和纳米修饰技术，研究材料的表面纳米结构影响细胞粘附、迁移、分化等行为的规律；综合材料的纳米修饰、粘弹性、力学微环境等因素，考察细胞行为如何受到调控，以及考察细胞是否反过来影响材料。 在研究新型的医用纳米材料核心技术方面，将发展适合于三维支架材料的实用的纳米修饰技术，并探讨具有纳米修饰内表面的三维空间以及多细胞共培养时细胞与材料之间以及细胞与细胞之间的相互作用；揭示软骨、骨、毛细血管、心脏上皮组织等特定组织细胞相关的固体材料界面的合适的纳米结构。 在上述基础问题相关的应用研究方面，将研究人工韧带(不可降解)的纳米修饰技术，考察动物实验中与骨愈合的效果；制备具有不对称纳米修饰的可降解多孔支架，体外构建组织软骨/骨复合组织，并进行动物体内关节软骨的修复；制备促进自发毛细血管化的材料，进行血管化的组织工程长干骨构建与修复的动物实验；研制具有纳米涂层改性的先天性心脏缺损封堵器，并进行相关动物和人体临床试验；在医用材料的应用研究中，制定有关的纳米生物材料的标准。 二、预期目标 项目总体目标： 面向心血管以及骨科的组织修复替代材料的临床需求，揭示固体材料界面与细胞相互作用的科学规律，发展相关的纳米调控技术，并集中有限目标，研制几种用于组织修复替代的新型纳米材料。 5年预期目标： （1）利用微纳米技术总结细胞与材料相互作用的部分基本规律，揭示其中的部分机理。 （2）掌握适于三维支架的纳米修饰的调控手段，并在新型纳米生物材料方面形成核心技术。 （3）建立1项新型纳米生物材料的标准。 （4）研发具有纳米涂层修饰的先天性心脏缺损封堵器，完成动物实验，获准并进入临床试验，最终完成临床试验，取得产品注册证。 （5）研发可与关节骨组织有生物学连接的高分子人工韧带，完成韧带替换的动物实验。 （6）组织工程方式构建软骨/骨复合组织，并在动物关节软骨缺损修复的体内实验中获得成功。 （7）制备可促进毛细血管化的多孔支架，带血管的长干骨缺损修复完成大动物实验。 （8）培养一批中青年人才（含研究生），争取一人获得杰出青年基金。 （9）申请发明专利不少于20项。 （10）发表SCI论文不少于100篇。 三、研究 （一）总体研究思路与技术途径： 我们组织这个项目以及设计技术途径的基本思路是： 1、紧扣应用 我们所抽提出的四方面的需求（促进心脏上皮包被的封堵器、促进腱骨愈合的人工韧带、促进原位毛细血管化的骨修复材料、利用不对称纳米修饰技术构建关节软骨与骨的复合组织）都是涉及应用的纳米问题，也是临床急需、又亟待解决的重要难题。也正由于我们希望最终解决部分实际问题，同时考虑到生物材料应用的周期特别长，因此从材料科学的角度，本项目的侧重点并不是发明新的基质材料，而是优先选择已经被FDA批准的植入材料作为基质材料。 本项目的材料创新的重点放在对既有基质材料的纳米改性而不是直接发展新的含有大量纳米颗粒的基质材料。这样做在材料创新性方面或许有一定的不足，但带来了三方面的益处：（1）避免了基质材料选择方面的风险，这对于体内植入的生物医用材料应用来说是十分重要的；（2）由于主要不采用游离纳米粒子，减小了纳米生物安全性这方面的风险；（3）可以更多地关注材料表面的“纳米”问题。 在封堵器研究方面，我们主要研究已经被证明具有良好形状记忆和超弹性的镍钛合金丝的编织物，其编织等工艺已经成熟、可以直接使用。在人工韧带方面，我们选择经临床应用证实的不可降解的特种PET编织纤维。 在软骨/骨组织工程双层支架方面，我们优先选择可降解的PLGA等脂肪族聚酯类多孔支架与可注射性高分子水凝胶的复合材料。需要说明的是，PLGA类材料虽然具有优异的力学性质、降解性质等综合性能，但是，其酸性降解产物近年来遭到了质疑，皮下埋植实验中有时也的确发生了无菌型炎症。但从动物体内实验结果看，植入关节腔内的情况就大不一样，估计是由于关节腔内的滑液丰富、使得酸性产物易于被稀释吸收所致。体外组织工程构建时培养液的流动更加迅速，酸性产物积累会大大降低。目前，我们还在研发同样为FDA批准的脂肪族聚酯、但酸性较弱的材料。同理，对于具有自发毛细血管化纳米表面的长干骨支架，我们优先选择目前相关研究小组已经使用良好的可降解的高分子或无机材料、或者复合支架。 2、注重基础研究特色、从简单到复杂 本项目将细胞与材料相互作用这个重大基本科学问题作为研究重点，并利用纳米图案化、自组装单分子纳米层等作为独到技术手段，试图在一系列严格控制和良好定义的科学实验中揭示复杂科学问题的真相，然后，再一步步地面向再生医学的需要增加复杂性。 我们还将特别强调如何把理想条件下的纯基础研究与实用的三维支架材料的纳米改性技术相结合。需要说明的是，制备用于组织修复动物实验的新型纳米生物材料时，不宜完全照搬探讨细胞与材料相互作用基本科学问题时采用的微纳米技术。例如：微流控技术可以作为一个独到的研究科学问题的材料制备手段，但并不合适作为实用化的三维多孔支架的制备手段。组织修复替代材料技术是一个涉及厘米－毫米－微米－纳米多尺度的技术。由于相对而言，纳米结构和相关的纳米效应所对应的科学问题研究在以往的国内外研究中较为薄弱，我们在研究细胞与材料相互作用时一开始力求将科学问题简单化，侧重于微纳米尺度的效应；但是，所使用的纳米图案化材料技术却是复杂的。有些技术如果照搬到三维多孔支架的制备，则不够经济。此外，从单纯基础研究的角度，希望把其它因素严格控制、显露单一因素的效果；而从应用的角度，则需要综合多种因素。正因为如此，我们在利用两维平面图案化技术研究细胞粘附、分化等行为以后，才需要问：在三维空间（例如：多孔支架中弯曲的内表面和三维受限的空间）中的行为如何？材料的力学微环境如何影响细胞行为？等等。整体的研究目的也是为了逐步逼近组织修复所需要的材料的特征。 3、强调交叉集成 本项目研究队伍不仅关联度较高，互补性也强。来自不同学科背景的人员（纳米科学、生物材料、分析化学、高分子科学、细胞生物学、外科学等）在同一个交叉课题之下紧密联系在一起，围绕着面向组织修复替代需要的细胞/材料相互作用的基本科学问题开展研究，试图在纳米科技、生物材料与医学的交叉点上作出国际一流的工作，并为后续工作拓展更大的空间。安排四个课题的人员时，也适度注意到从事化学和材料研究的人员和从事临床研究或者生物材料应用的人员之间的搭配。 4、侧重固体生物材料纳米界面的调控原理和核心技术 本项目重点进行材料界面的研究。主要纳米修饰技术包括：连接各类活性多肽，并调整其空间的纳米距离和方式；含活性多肽的大分子的自组装技术；纳米单分子层技术；可控的溶剂挥发技术或纳米粒子致孔技术；天然大分子涂层基础上的生物矿化技术等。 我们所设定的纳米调控参数主要为：调节所连接的活性多肽等因子（例如：根据细胞类型选择配体类型、控制配体与基底的连接方式、控制纳米点大小和间距等）、引入其它纳米位点（例如：纳米矿化等）、控制表面拓扑形貌（例如：点还是沟槽；对于槽，还要考虑宽度、深度等）。在进行纳米调控时，还需要注意到其它综合因素，例如：生物力学环境等。 对于PLGA等聚酯类材料，我们打算在制备多孔支架时，除了加入无机盐粒子以外，还加入纳米致孔剂（可以是纳米粒子、两亲性高分子或者挥发性有机小分子溶剂）的方法造成纳米孔或者突起，这样，可以在大孔的内表面得到可控的纳米拓扑结构，制备具有多重孔结构的支架；在此基础上，通过化学接枝导致特异性细胞粘附的分子（RGD等）或者对纳米孔的填充实现活性分子在纳米尺度的排列。 对于Pluronic等可注射性水凝胶，则采用化学合成的方法共价连接RGD等导致细胞特异性粘附的活性分子，利用两亲性嵌段共聚物在水中自组装形成纳米阵列的特性实现活性分子的纳米排列。（Pluronic可注射性水凝胶的主体成分即为两亲性的聚醚嵌段共聚物；我们进行利用纳米图案化研究细胞响应时也采用了类似的原理。）值得一提的是，复旦大学课题组于2006年在德国应用化学上发表论文（Lin Yu, Huan Zhang, Jiandong Ding*, A subtle end-group effect on macroscopic physical gelation of triblock copolymer aqueous solutions, Angew. Chem. Int. Ed., 45, 2232-2235 (2006)），发现了一种可降解聚酯与聚醚的嵌段共聚物的sol-gel相转变行为灵敏地受到端基化学基团的调控，为通过分子设计研发新型的可注射性水凝胶提供了指导。这些嵌段共聚物类可注射性水凝胶的共同特点是，由两亲性嵌段共聚物组成，宏观自组装成为水凝胶，因此，上述设想是具有前期工作基础的，也有我们的思路和特色。 （二）创新性与特色： （1）适合于细胞与材料相互作用的基本科学问题研究的新型纳米修饰技术。发展用于揭示上述基本科学问题的平面微纳米图案化的新型制备技术，例如，在粘弹性可大幅调节的材料表面构筑微纳米图案以研究细胞对于材料变化的响应等。更重要的是，虽然表面图案化技术研究细胞行为近年来成为国际热点，但还停留于纯基础研究阶段；本项目拟将平面的微纳米图案化技术与多孔支架技术相结合，揭示三维材料表面（尤其是多孔支架内表面）的纳米结构与细胞响应之间的科学规律，为发展表面纳米结构可调控的新型、实用的生物材料技术提供了过渡。 （2）由组织修复与替代的临床重大需求所引发的纳米生物材料的新的设计思路。例如：根据构建关节软骨和软骨下骨的复合组织的需求，我们设计了以空间不对称方式修饰多孔支架材料，利用不同区域的纳米表面结构促成骨髓基质干细胞分别向软骨和骨分化；根据长干骨缺损修复的需求，我们设计了通过多孔支架内表面的纳米性质促进原位毛细血管化。利用材料的不对称纳米修饰促进干细胞在相同的液体培养环境中出现空间不均匀的定向分化、利用三维材料的表面性质促进原位毛细血管化等为制备多种组织修复相关的纳米材料提供了新思路。 （3）纳米技术与组织修复替代应用的紧密结合。用于生物医学的纳米科技虽然得到了长足进步，但真正的应用相对滞后。本项目则根据需求设计材料，并试图利用纳米技术解决临床实践的部分难题，包括：运用特殊纳米涂层制备新型的先天性心脏缺损封堵器，并提高治疗效果；运用纳米材料技术诱导嵌入骨松质部分的人工韧带端部成骨，研发腱骨愈合的新型人工韧带替代材料；运用经过特殊纳米修饰的支架，通过组织工程方式构建关节软骨和软骨下骨的复合物；通过多孔支架内表面纳米性质促进原位毛细血管化，提高长干骨缺损的修复效果。 （三）课题设置： 根据我们组织这个项目的基本思路，本项目共设置四个课题，分别为： 课题一、纳米结构平面上的细胞与材料相互作用的研究 研究目标：在纳米结构平面上探讨细胞与材料相互作用的基本机制，评价相关纳米材料的生物相容性。 研究内容： 1．生物材料的微结构和功能分子组装对单个细胞粘附和增殖的影响。利用光刻、电纺丝及软蚀刻技术设计不同形状的具有纳米单分子层修饰的微米阵列，并覆盖特定胞外基质蛋白，调控细胞粘附。 2. 模拟体内微环境，研究影响单个细胞增殖、细胞分裂轴的取向、细胞迁移等行为的因素。 3．研究钛/钛合金材料表面纳米化预处理及表征，构建细胞响应性储存器系统，研究材料界面微环境在细胞和分子水平上材料诱导细胞迁移、分化和新骨组织形成及整合性的影响和机理，为临床应用做准备。 4. 不同类型骨修复替代材料－纳米人工骨支架的构建及表面纳米涂层的构建。 5. 新型纳米人工骨的研究。 6. 利用纳米表面修饰技术改善以金属钛或者硅橡胶为主体的植入物的生物界面研究。 ７．同种细胞间相互作用对细胞的影响。 ８．异种细胞间相互作用对细胞的影响。 ９．用微流控技术模拟微血管。调控微流管道内液体流速、压力、可溶性因子等因素，观察对于血管内皮细胞及管壁细胞的影响。 １０．制备具有纳米孔和突起图案的表面，研究相关的纳米拓扑结构对于细胞行为的影响。 １１．蛋白质和二维纳米材料的相互作用的基本原理和机制的研究。 第一承担单位：国家纳米科学中心 课题负责人：蒋兴宇 经费比例：17% 课题二、三维组织修复替代材料的纳米修饰关键技术 研究目标：将微纳米图案化表面技术与材料软硬度等本体性质相结合进一步探讨细胞与材料相互作用，发展相关的生物材料纳米修饰的核心技术，利用纳米科技为解决部分组织修复替代难题提供新思路。 研究内容： （一）表面纳米图案与材料本体性质相结合综合研究细胞与材料的相互作用 1、发展适宜特异性细胞粘附行为的表面纳米图案化技术，在不同软硬度的基底上进行制备和研究，尤其是在水凝胶等具有良好生物相容性的表面制备具有细胞粘附反差的生物活性分子的纳米图案化技术。 2、总结不同纳米阵列对于细胞粘附的影响规律，利用材料表面的纳米图案调控聚焦接触所对应的细胞骨架，研究相应的粘附机理。 3、利用具有微纳米阵列的不同软硬度的高分子材料，研究材料的粘弹力学性能对于细胞粘附、分化等行为的影响。 4、水凝胶内部结构的理论与实验研究。 5、考察骨、软骨等不同组织相关的细胞行为的特异性，例如：不同细胞的良好粘附所对应的纳米阵列的差异、不同组织所对应的细胞分化和功能化的调控规律的差异，等等。 （二）固体材料表面的纳米调控关键技术的研究 1、对于经过FDA批准的和项目组人员有良好研究基础的生物材料基质进行纳米表面修饰。 2、适宜在纳米生物材料表面固定的含活性多肽的分子的合成。 3、利用连接活性多肽的两亲性高分子自组装获得在三维空间具有活性因子纳米分布的水凝胶。 4、利用具有纳米表面拓扑结构的微米粒子作为致孔剂，制备具有可控纳米表面的三维多孔支架。 5、研究在材料在具有纳米结构的曲面上的细胞粘附和细胞分化等细胞行为相互之间的关系，以及如何利用材料的纳米尺度设计调控上述关系，比较三维支架材料中的细胞行与纳米图案化平面上的细胞行为的异同。 （三）面向组织修复发展具有纳米修饰的新型材料 1、制备具有不对称纳米修饰的三维多孔支架。 2、考察上述支架对于骨髓基质干细胞同时向软骨和骨分化的效果。 3、四肢长骨及脊柱骨缺损修复融合用材料的研究与纳米修饰。 4、利用纳米修饰材料构建可注射性组织工程化软骨。 5、在小型哺乳动物体内观察具有不同纳米表面的生物材料与细胞的复合物的组织修复效果，例如：利用不对称支架进行关节软骨修复的小动物实验。 第一承担单位：复旦大学 课题负责人：丁建东 经费比例：34%（含整个项目的公共费用等） 课题三、具有纳米修饰的骨与关节相关的组织修复替代材料 研究目标：研制具有纳米修饰的新型人工韧带替代材料，研制促进血管化的骨修复材料、并进行血管化的组织工程长干骨修复，考察基于纳米支架的软骨-骨复合组织修复大动物关节软骨的实验效果。 研究内容： 1、制备内表面具有纳米修饰、以促进毛细血管化的多孔支架材料，并外加血管内皮细胞，观察相应的体外毛细血管化效果。 2、研究上述材料的体内效果。 3、与手术方法接入血管相结合，观察血管化的长干骨组织工程的大动物实验效果。 4、进入血管化长干骨修复的人体临床试验的报批阶段，进行相关工作。 5、进行基于不对称纳米修饰支架的关节软骨/软骨下骨复合组织的体外组织工程构建实验。 6、观察上述材料在大动物体内的关节软骨修复效果。 7、利用生物相容的PET聚酯纤维编织抗蠕变的人工韧带，并在两端留有足够细胞长入的孔隙。 8、尝试两端纤维的表面纳米修饰，使得其有利于骨髓基质干细胞的迁移、粘附并分化为成骨细胞。 9、观察不同的纳米修饰所得到的韧带两端的腱骨愈合效果。 10、全面进行人工韧带的动物实验，并为人体临床试验做好报批的准备。 第一承担单位：南方医科大学 课题负责人：裴国献 经费比例：24% 课题四、具有纳米修饰的心血管植入器件材料 研究目标：掌握心血管材料的纳米修饰关键技术，研制新型的先天性心脏缺损封堵器。 研究内容： 1、对成型前后的NiTi合金片、丝热处理工艺优化的研究。 2、纳米表面修饰前后表面微观组织结构分析，对片状和丝状NiTi合金试样进行体外试验，制备不带阻流膜的心脏缺损封堵器。 3、表面预处理工艺优化研究。 4、表面纳米膜层优化设计。 5、将低温等离子体表面技术与表面物理化学方法相结合，在先心病封堵器镍钛合金表面制备生物梯度复合纳米膜层，进行表面纳米修饰与优化。 6、纳米修饰表面与细胞相互作用机理研究。 7、生物学和动物体内评价的研究。 8、研制封堵器的注册产品标准。 9、封堵器临床试验研究。 10、申请新型封堵器产品注册证相关的研究工作。 第一承担单位：北京大学 课题负责人：奚廷斐 经费比例：25% 课题之间的联系： 上述四个课题之间有密切联系。对于前两个课题，课题一关于图案化表面细胞/材料相互作用的机理研究是课题二面向组织修复支架材料逐步深入研究的基础，课题二的成果又可以进一步反馈指导课题一适时调整研究重点，两个课题紧紧围绕具有纳米结构的固体材料界面与细胞的相互作用基本科学问题和相关纳米调控关键技术而展开。 后两个课题则是前两个课题研究的应用和依托。课题三针对骨与关节相关的有限的几个需求，即，人工韧带、关节软骨、带有血管的长干骨的组织修复替代材料中的问题，拟采用前述纳米技术予以解决；而课题四则为先天性心脏缺损封堵器的纳米改性，以克服目前遇到的困难。两个课题从利用纳米表面修饰技术的角度具有异曲同工之处，且课题三中的部分研究同时涉及了骨和血管。 从利用两维微纳米图案化表面对于细胞/材料相互作用的模型化研究，到三维材料空间的纳米修饰技术，到针对心血管和骨相关的组织修复替代材料中的实用的纳米技术，针对共性的关键科学问题，面向临床需求，逻辑上逐次复杂化。在实际执行过程中，项目组几个单位将相互穿插。 四、年度 研究内容 预期目标 第 一 年 1、材料表面纳米化预处理和材料基本特性研究。 2、发展适宜研究细胞与材料相互作用的微米图案技术和纳米图案技术,合成和表征一系列活性多肽。 3、纳米修饰的平面上细胞与材料相互作用的初步研究，考察单细胞行为以及同种细胞间相互作用对细胞的影响。 4、初步研制双层多孔支架。 5、进行人工韧带的纤维选择和编织工作。 6、长干骨修复中血管化程度的观察和剖析。 7、对成型前后的NiTi合金片、丝开展热处理工艺优化的研究。 8、利用NiTi合金试样制备封堵器，并初步进行表面纳米膜层处理。 1、在研究细胞与材料相互作用和相关纳米技术方面取得初步成果，尤其是在高分子水凝胶表面获得较为稳定的微纳米图案，并证实可以产生细胞粘附的反差。 2、选择合适纤维，并通过编织获得外观的力学强度达到人工韧带要求的材料。 3、利用形状记忆合金初步获得封堵器，并掌握制备工艺条件。 4、初步获得双层的多孔支架，两层之间保持较好的连同性。 5、发展至少一种材料表面的纳米修饰技术 6、数据整理，发表SCI论文10篇； 7、申请发明专利3项。 第 二 年 1、发展适宜研究细胞与材料相互作用的微米和纳米杂合图案技术，进一步研究细胞粘附行为。 2、纳米修饰平面上开展多种细胞间相互作用研究。 3、研究骨髓基质干细胞向骨和软骨分化以及其受到材料表面特性的影响。 4、初步完善双层多孔支架。 5、带有血管的长干骨进行初步的动物实验。 6、探讨人工韧带的端部的表面修饰技术。 7、封堵器纳米修饰以及植入动物体内的生物相容性实验。 9、准备中期考核。 1、获得微米和纳米杂合的稳定的表面图案，并证实其对于细胞粘附等行为具有调控作用。 2、基本完成带有连接臂的活性多肽的合成工作，并证实其可以连接到纳米材料表面。 3、获得一种三维空间的纳米修饰技术。 4、初步实现利用纳米材料表面促进骨髓基质干细胞在向软骨细胞分化的证据。 5、双层多孔支架在孔径、孔隙率等多项指标上接近后期组织工程构建实验的要求。 6、各个材料的体外实验取得进展，封堵器开始进入体内实验阶段。 7、优化封堵器等材料表面纳米化技术。 8、数据整理，发表SCI论文20篇。 9、申请发明专利7项。 第 三 年 1、综合纳米和微米技术、并综合材料软硬度等因素研究材料的表面纳米结构影响细胞粘附、分化等行为的规律。 2、用微流控技术模拟微血管，并探讨纳米修饰材料在对于血管化的影响。 3、探讨材料界面微环境与宿主间特异性功能界面层的形成规律。 4、制备具有不对称纳米修饰的可降解多孔支架。 5、开始小型哺乳动物体内的关节软骨修复的小动物实验。 6、人工韧带开始进入初步的体内实验阶段。 7、继续进行长干骨缺损的动物实验。 8、全面进行纳米修饰封堵器的生物相容性评价。 1、探索具有纳米表面结构的材料对差异表达基因和差异表达蛋白质作用的规律，揭示材料对基因表达和蛋白质表达调控的机理。 2、获得纳米修饰表面的封堵器的动物体内评价的初步结果。 3、小动物体内的关节软骨修复实验获得初步成功。 4、纳米修饰的人工韧带的动物体内相容性实验获得成功。 5．纳米修饰材料用于长干骨缺损的动物实验获得初步成功。 6、数据整理，发表SCI论文25篇。 7、申请发明专利5项。 第 四 年 1、进一步完善适于细胞与固体材料相互作用研究的微纳米图案化和纳米修饰技术。 2、总结不同纳米阵列对于细胞粘附的影响规律，利用材料表面的纳米图案调控聚焦接触所对应的细胞骨架的超分子结构，研究相应的粘附机理。 3、研究基因活化合金材料原位诱导骨髓基质干细胞；研究特定组织形成的主要生物化学信号及其相互作用和对成骨细胞分化和组织形成的作用；探索装载于材料中的功能基因、信号分子及其转染和作用对细胞和蛋白行为的调控和机制。 4、制备具有不对称纳米修饰的可降解多孔支架，考察上述支架对于骨髓基质干细胞同时向软骨和骨分化的效果。 5、进行具有不同纳米表面的生物材料与细胞的复合物的关节软骨修复的动物实验。 6、利用纳米技术介导基因缓释支架促进人工骨的血管化，进行人工骨修复骨缺损动物模型的观察。 7、人工韧带进入动物体内修复阶段。实验。 8、研制新型封堵器注册产品标准。 9、封堵器的人体临床试验方案确定。 10、封堵器开始开展临床试验研究。 1、在利用微纳米图案化表面技术探讨细胞与材料相互作用方面获得创新成果，并在国际著名刊物发表学术论文。 2、在不对称支架制备和纳米修饰技术方面取得进展，获得至少一项关键技术。 3、各个方面体外和体内实验取得显著进展，得到具有统计学意义的动物体内评价数据。 4、人工韧带基本完成动物实验。 5、带血管的长干骨基本完成动物实验。 6、关节软骨方面获得双层复合组织。 7、开展封堵器的多中心人体临床试验，揭示纳米材料表面与人体组织学反应机理。 8、封堵器完成SFDA认可的检测中心进行的检测。 9、数据整理，发表SCI论文25篇； 10、申请发明专利5项。 第 五 年 1、总结细胞与材料相互作用规律。 2、根据动物实验结果反馈，提出纳米修饰的改进方案。 3、总结相关的生物材料表面纳米修饰技术。 4、完成有关血管化长干骨、人工韧带、关节软骨的动物实验。 5、完成封堵器的临床试验，申报产品注册证。 6、全面进行项目的总结。 1、全面完成预期任务：利用微纳米技术总结细胞与材料相互作用的部分基本规律，揭示其中的部分机理；掌握适于三维支架的纳米修饰的调控手段，并在新型纳米生物材料方面形成核心技术；研发具有纳米涂层修饰的先天性心脏缺损封堵器，完成临床试验；研发可与关节骨组织有生物学连接的高分子人工韧带，完成韧带替换的动物实验；组织工程方式构建软骨/骨复合组织，并在动物关节软骨缺损修复的体内实验中获得成功；制备可促进毛细血管化的多孔支架，带血管的长干骨缺损修复完成大动物实验。 2、建立一项纳米生物材料的标准。 3、获得一项产品注册证。 4、数据整理，发表SCI论文20篇； 5、通过项目总结验收。 PAGE 14