章培标 博士
研究员, 博士生导师
专 业：应用化学
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2．材料界面与组织细胞的相互作用关系和分子机制。
生物材料植入后与机体的相互作用关系主要发生于材料表面界面。众多研究表明，材料表面界面的物理或化学性质是影响细胞行为和组织再生的关键因素。因此，体外或体内研究生物材料的表面界面性质与细胞、组织的相互作用关系及分子机制，对医用高分子的设计与改性，改善材料的生物相容性和生物活性，提高材料的组织再生能力具有重要的研究与应用价值。具体方法是： 首先，我们通过建立相应的材料学和生物学研究方法，从分子、亚细胞、细胞和整体等不同水平研究不同表面界面性质的材料对细胞行为和功能的影响，评估材料的生物相容性和生物活性，探索其相互作用的分子机制，为新材料的设计、改性及其在组织工程和再生医学中的应用提供科学依据； 其次，通过物理或化学手段将特定功能的生物分子固定于材料表面，研究胚胎或成体干细胞的分化诱导因素和机制，仿生构筑有利于干细胞生存和发育的微环境，探索干细胞安全、有效地应用于体内的新材料技术； 同时，通过施加电/磁信号、光信号和力学刺激，研究材料表面细胞的生物学效应和机制，开发材料植入体内后的物理治疗手段，以增强材料的组织再生修复能力。
RGD conjugates for cell adhesion and bone tissue engineering (Biomacromolecules 2011; 12 (7): 2667-80,IF: 5.788 )
Human condrocytes /rabbit osteoblasts grew on the surfaces of g-HAP/PLGA nanocomposites (Biomaterials, 2005,26, 6296-304, IF:8.312; Acta Biomaterialia 2009;5:2680-9, IF:5.684 )
3. 组织工程支架的仿生设计与成型技术。
生物材料在组织工程和再生医学中的应用，除与材料的生物降解性、生物相容性和生物活性有关，还与材料的形状、孔隙结构、表面形貌和机械性能等因素有关。我们针对不同组织修复的需要，开发了静电纺丝、溶液或熔融离心纺丝、溶液浇铸/粒子沥滤、模压铸型/粒子沥滤和热致相分离等加工方法和工艺，制备出了纳米、亚微米和微米级的纤维支架，以及不同孔尺寸、孔隙率和孔隙结构的组织工程多孔支架。同时，逐步深入开发超临界CO2气体发泡、3D打印等制备组织工程支架的新技术和新工艺，采用物理或化学方法对支架或器件进行表面改性，改善支架材料的微观结构和表面性质，提高材料的药物担载能力和组织再生引导能力，探索个性化医学治疗新技术。 为适应无创或微创外科治疗技术发展需要，提高上述材料的应用性，我们还研究制备了可注射原位固化和成孔的高分子组织工作支架。该支架体系机械强度明显增强，可原位固化和梯度成孔，更适合于机械支撑部位的组织修复，其成孔速率和降解速率与组织修复速率更加匹配；而且该材料体系更加有利于活性蛋白药物甚至活细胞的担载。目前在这一方面工作，我们已经申请了发明专利15项，授权3项。
(Biomaterials, 2009, 30, 58-70, IF:8.3; Chin J Polym Sci 2011; 29(2):215-22; Acta Biomaterialia 2009; 5:2680-9, IF:5.6)
4. 药物控制释放与组织再生
重组生长因子的应用是增强组织或器官再生能力的关键技术之一。临床上常用于患处直接注射，但由于重组蛋白质在常温或体温下的不稳定性，时效短，费用高，使其应用受到限制。以介孔羟基磷灰石、高分子纳米微球或组织工程支架作为载体，将生长因子或基因、及其它活性药物靶向地输送至损伤局部并实现控制释放，直接刺激病体內病损组织的修复与再生，是组织工程和再生医学的重要研究内容。 我们在（1）介孔纳米羟基磷灰石的制备与蛋白药物担载；（2）PLA微球的制备与MSM的控制释放；（3）骨形态蛋白-4(BMP-4)开关基因的构建及安全应用等方面进行了积极探索。同时，采用基因工程或固相合成技术，设计制备了多种具有特异或高度粘附能力的生长因子或多肽，如含胶原特异结合基团的cb-FGF,cBMP-2和含贻贝粘附分子的IGF-1等，以增强活性蛋白或多肽与材料的结合能力，提高材料的生物活性和智能性。
Materials Science & Engineering C 2015, 46: 158-165，IF: 2.409
5、电/磁信号与生物应答
在胚胎发生和组织修复过程中，器官的形成与组织的再生，通常表现为细胞的生长、迁移、分化和基质分泌等诸多行为改变。生命活动中的这些细胞行为均与信号传导有关。虽然化学信号是细胞与细胞之间信息传递的主要形式，但胞内和胞间的电信号传导是影响细胞行为的重要因素。聚苯胺等导电高分子由于其特有的导电性和电化学活性，不仅在生物传感器、神经探针、药物释放的调节器、引发器以及自氧化剂等生物医学方面具有潜在的用途，众多研究表明还可作为组织诱导材料促进细胞生长、分化和诱导组织再生。 我们的兴趣是设计合成系列具有导电性、电活性或电磁响应性的生物降解高分子材料及纳米杂化材料；通过施加外源电/磁信号，研究电/磁响应性智能生物材料对干细胞的行为和功能影响，揭示生物电/磁信号影响干细胞定向生长分化的规律和分子机制，探索电/磁信号刺激治疗技术在神经、心肌和骨骼等组织再生中的作用，促进导电高分子智能生物材料或电/磁响应性杂化材料的应用与发展。
Rat C6 glioma cells /neuronal pheochromocytoma PC-12 cells /grew and differentiated on conductive polymer PLAAP and AP-c-CS(Biomaterials 2007,28:1741–1751,IF:8.312; Biomacromolecules 2008, 9, 850-8; 2637-44, IF:5.788)
6. 可植入医疗器械产品的研发
1）生物降解纳米复合材料与骨科器件
传统的骨科植入与固定材料主要以金属和陶瓷材料为主，由于缺乏生物降解性，多数情况下需要二次手术取出，增加患者痛苦和医疗负担。因此，发展生物可吸收的人工骨材料与器件，可以避免二次手术，减轻患者的痛苦与医疗费用，对于促进骨外科临床技术的变革具有重要意义。我们采用生物相容性好的聚乳酸（PLA）等生物降解高分子作为基体材料，通过与羟基磷灰石、生物玻璃等无机纳米粒子共混复合制备纳米增强型高分子复合材料，开发相应的加工方法和工艺，制备一定形状和结构的可吸收人工骨材料和固定融合器件，以满足临床骨科缺损修复和固定融合的治疗需要。在此基础上，设计制备具有X线或核磁影像增强效应的无机纳米粒子，开发体内可示踪和降解可控的骨科功能复合材料。目前，开发的部分材料与器件在动物试验中取得了良好的修复效果，接近临床应用的水平, 正在进行临床申报和成果转化。
Biomaterials, 2009, 30, 58-70,IF: 8.312
Biomacromolecules 2011; 12 (7): 2667-80
2）高分子创面敷料与人工皮肤。
大面积烧烫伤后的创面治疗一直是临床上的难题。为避免感染和水分丢失导致患者休克，甚至死亡，需要及时进行创面覆盖和皮肤移植。自体皮虽然理想但来源有限，异体或异种皮往往存在免疫排斥或传播疾病的风险。我们的研究目标是通过仿生设计，开发一定的加工工艺，将高分子水凝胶和生物降解高分子相结合，制备具有仿生结构的复合型创面敷料或人工皮肤；同时，引入纳米银或含银化合物，使其具备抗感染功能，以满足各种类型创面覆盖的需要。在此基础上，通过种植自体或胚胎来源的表皮细胞和真皮成纤维细胞，发展具有活细胞成分的组织工程皮肤产品。该技术和产品已经申请相关发明专利4项。
主要论文
1. Gao T, Zhang N, Wang Z, Wang Y, Liu Y, Ito Y, Zhang P*. Biodegradable Microcarriers of Poly(Lactide-co-Glycolide) and Nano-Hydroxyapatite Decorated with IGF-1 via Polydopamine Coating for Enhancing Cell Proliferation and Osteogenic Differentiation. Macromol Biosci. 2015, doi: 10.1002/mabi.201500069 (IF: 3.650)
2. Ning Zhang, Tianlin Gao, Yu Wang, Zongliang Wang, Peibiao Zhang*, Jianguo Liu. Environmental pH-controlled loading and release of protein on mesoporous hydroxyapatite nanoparticles for bone tissue engineering. Materials Science & Engineering C 2015, 46: 158-165 (IF: 2.409)
3. Xiaodong Wu , Xiaofeng Song , Dongsong li, Jianguo Liu, Peibiao Zhang*, Xuesi Chen. Preparation of mesoporous nano-hydroxyapatite using a surfactant template method for protein delivery. J bionic Engineering 2012;9(2):224-233 (IF: 1.144)
4. Peibiao Zhang, Haitao Wu, Han Wu, Zhongwen Lu?, Chao Deng, Zhongkui Hong, Xiabin Jing, Xuesi Chen. RGD-conjugated copolymer incorporated into composite of poly(lactide-co-glycotide) and poly(l-lactide)-grafted nanohydroxyapatite for bone tissue engineering. Biomacromolecules 2011; 12 (7): 2667–80 ( IF: 5.788)
5. Peibiao Zhang, Zhongkui Hong, Ting Yu, Xuesi Chen, Xiabin Jing. In vivo mineralization and osteogenesis of nanocomposite scaffold of poly(lactide-co-glycolide) and hydroxyapatite surface-grafted with poly(l-lactide). Biomaterials 2009; 30: 58–70 (IF:8.312)
6. Yang Cui, Yi Liu, Yi Cui, Xiabin Jing, Peibiao Zhang*, Xuesi Chen.The Nano-Composite Scaffold of Poly (lactide-co-glycolide) and Hydroxyapatite Surface-Grafted with L-lactic Acid Oligomer for Bone Repair. Acta Biomaterialia 2009; 5：2680－92 (IF: 5.684)
7. Lihong Huang, Jun Hu, Le Lang, Xin Wang, Peibiao Zhang, Xiabin Jing, Xianhong Wang, Xuesi Chen, Peter I. Lelkes, Alan G. MacDiarmid, et al. Synthesis and characterization of electroactive and biodegradable ABA block copolymer of polylactide and aniline pentamer. Biomaterials, 2007; 28(10):1741-1751. (IF: 8.312)
8. Zhongkui Hong, Peibiao Zhang, Chaoliang He, Xueyu Qiu, Aixue Liu, Li Chen, Xuesi Chen and Xiabin Jing. Nano-composite of poly(L-lactide) and surface grafted hydroxyapatite: Mechanical properties and biocompatibility. Biomaterials 2005; 26(32):6296-6304. (IF: 8.312)
9. 章培标, 陈学思等. 10000个科学难题（化学卷）. 骨修复中的组织工程技术（章节）. 2009年5月第1版, 北京：科学出版社, P.412-415.10.
申请专利： 23项，授权9项
研究组人员: 职工4人，项目聘用5人，博士后1人，在读研究生8人（本所4人，联合培养4人）
毕业研究生: 13人（联合培养）
