作为细胞培养支架材料的可酶降解小分子水凝胶 Enzyme Degradable Small Molecular Hydrogel as Cell Culture Scaffold Material

项目团队 张游，生命科学学院2009级生物技术。 孟祥溪，化学学院2009级分子科学院与工程。 刁惠天，生命科学学院2010级伯苓班。

指导教师 杨志谋 教授 生物活性材料教育部重点实验室 生命科学学院 Photo downloaded: sky.nankai.edu.cn

答辩内容 项目意义和创新点 项目内容 预期的成果 经费预算 4 1 2 3

1.项目意义和创新点 跨学科应用型基础研究，具有重大的理论意义和应用前景。 Chemistry Life Science Material Peptide Chemistry Nano-Material Bio Material

1.项目意义和创新点 小分子水凝胶 由小分子自组装形成的水凝胶 优秀的生物相容性，可降解 药物释放、细胞培养、化学传感、无机材料合成模板 Gao et al; J. Ame. Chem. Soc; 2009, 131, 11286–11287

1.项目意义和创新点 小分子水凝胶进行细胞培养 三维培养，克服传统对贴壁依附性细胞的细胞培养中细胞形貌不真实的情况。 超分子体系，生物相容性好。 制约其发展的重要瓶颈是培养后细胞和细胞支架材料的粘连问题。

1.项目意义和创新点 解决方案：酶降解 传统的水凝胶的降解方法主要有摇溶法、升温法、化学法和光催化法，虽然各有优势但处理细胞支架材料均不理想。 我们提出用酶降解的方法。 Yang et al; J. Ame. Chem. Soc; 2006, 128 (9), 3038-3043.

答辩内容 项目意义和创新点 项目内容 预期的成果 经费预算 4 1 2 3

Small Molecular Hydrogel 2.项目内容 Assay Small Molecular Hydrogel Protocol Cell Culture   分子设计 Molecular Design Enzyme Degradation

2.项目内容 I.分子设计与成胶 拟采用本课题组报道的二硫键还原法成胶。 Ren et al; Chem Comm; 2011, 47 (5), 1619-1621.

2.项目内容 I.分子设计与成胶 结合各种需要，设计合成如下的目标产物：

2.项目内容 II.酶降解 从“高度专一性”的酰胺水解酶中选择胰蛋白酶作为主要的降解试剂。 非常适合在该体系中使用。 胰蛋白酶特异性的识别和切割赖氨酸（Lys）和精氨酸（Arg）残基的羧端形成的肽键。 米氏常数为 ，最佳作用pH为7.0，最佳作用温度为50℃。 非常适合在该体系中使用。 Leiros et al. Protein Sci. 13 (4): 1056–70.

2.项目内容 I.分子设计与成胶 结合各种需要，设计合成如下的目标产物：

2.项目内容 II.酶降解 Ren et al; Chem Comm; 2011, 47 (5), 1619-1621. 将酶与细胞支架材料充分混合，再离心分离细胞，并加入酶抑制剂。 酶催化超分子体系的结构单元特定部位发生断裂，凝胶转变成溶液。 使用两种不同的蛋白酶从反应动力学角度分析可以提高速率。 Yang et al; Soft Mat.; 2007, 3 (5), 515–520.

2.项目内容 III.纯化与表征 分子的分离纯化 分子的表征 凝胶力学性能的表征 凝胶的形貌表征 HPLC、TLC UV-Vis、CD、NMR等 凝胶力学性能的表征 倒置小瓶法、流变仪等 凝胶的形貌表征 SEM/TEM、AFM等

2.项目内容 IV.细胞培养 培养的细胞将采用常用的小鼠成纤维细胞（NIH 3T3）。 用倒置式生物显微镜和激光扫描共聚焦显微镜进行“原位”表征 使用MTT法或者计数法对细胞的增值率进行测定。 Gelain et al; PLoS ONE; 2006, (1), 1-11.

答辩内容 项目意义和创新点 项目内容 预期的成果 经费预算 4 1 2 3

Small Molecular Hydrogel 3.预期的成果 Assay 理化表征 Small Molecular Hydrogel 目标小分 子水凝胶 protocol Cell Culture   Molecular Design 分子设计 分子设计 细胞培养   Enzyme Degradation 酶降解

3.预期的成果 获得明确实验证据证明酶促降解的有效性。 实现真正意义上的以小分子水凝胶为细胞支架材料的三维细胞培养，得到明确的优化实验方案。 申请专利：以实验方案为保护对象申请中国发明专利或以氨基酸序列为保护对象申请中国发明专利或实用新型专利。 发表论文。

答辩内容 项目意义和创新点 项目内容 预期的成果 经费预算 4 1 2 3

4.经费预算 预算科目 支出项目 金额 实验业务费 测试分析费用：使用SEM/TEM、CD、MS、1HNMR、HPLC和联用仪器等分析方法对材料进行各类表征；细胞培养各类评价试验的费用。 ￥2500 实验材料费 原材料、试剂、药品的购置费用：氨基酸及其衍生物、固相合成树脂等肽合成试剂及耗材，酶、培养基、血清等化学及生化试剂的购置。细胞实验耗材的购买。 ￥6500 图书资料费 参考图书、文献传递和资料复印。 ￥500 其他 仪器设备的购置、试制和改造。 合计 -- ￥10,000

致谢 感谢指导教师杨志谋教授给在申请阶段提供的大力支持和详细指导。 感谢本组硕士研究生宋志建的无私帮助。 感谢本组王玲副教授和其他成员的宝贵意见。 感谢本组本科生刘政的重要建议。 感谢我的同学刘妍岑在文字上的帮助。

Thank you!

Questions 25