陈红教授的研究领域包括生物医用高分子材料的表面改性与功能化；蛋白质、细胞与材料表面的相互作用；血液相容性材料；生物检测材料；干细胞分化诱导材料；细胞改造及肿瘤免疫治疗等。她已在Advanced Functional Materials、Biomaterials、Langmuir等国际专业领域顶级期刊上发表多篇论文。

2017年，陈红从学者转型企业家，创立百赛飞，推动医疗器械涂层的国产化。得益于多年积累和长期攻坚，陈红带领百赛飞，解决医械领域的“卡脖子”问题，实现进口替代，在亲水润滑、抗菌及抗凝涂层方面建立了全产业技术 ，已服务国内百余家医疗器械企业，并在5年内完成5轮融资，吸引十余家资方押注。

BioMed科技公众号持续关注并回顾了2022年陈红团队在生物材料领域的研究成果，供大家学习和交流。去年，陈红团队及其所在实验室在ACS Appl. Mater. Interfaces，Acta Biomaterialia等期刊上发表多篇研究论文。内容如下：

2022年陈红团队科研成果集锦

1. ACS Appl. Mater. Interfaces：人工细胞外基质用于高效抗凝和提升内皮细胞增殖

仿肝素聚合物已成为肝素的理想替代品，可用于构建有效和安全的抗凝表面。然而，目前的肝素模拟聚合物通常仅限于葡萄糖和磺酸单元的组合，其抗凝血性能的结构来源仍然不清楚。

受天然肝素结构的启发，苏州大学陈红教授等人合成了一系列由葡萄糖、磺酸和羧酸三个单元组成的新型仿肝素聚合物（GSAs）。基于此，作者构建了由GSAs和两种典型的阳离子聚合物聚乙烯亚胺和壳聚糖组成的人工细胞外基质，以研究GSAs的抗凝和内皮化。通过改变三个单元的比例，作者系统地研究了它们在基质中的作用。研究发现，磺酸含量的增加增强了表面抗凝血活性，葡萄糖和磺酸含量的提高促进了人脐静脉血管内皮细胞的增殖，羧酸含量的增加抑制了人脐血管平滑肌细胞的粘附。这项工作揭示了GSAs结构对抗凝性能的重要作用，为实际工程应用中肝素模拟聚合物的设计和制备提供了新的思路。

参考文献

Artificial Extracellular Matrix Composed of Heparin-Mimicking Polymers for Efficient Anticoagulation and Promotion of Endothelial Cell Proliferation.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c13892

2. Acta Biomaterialia：三道防线，新型多功能涂层可阻止病菌生物膜形成

合成材料的表面极易受到致病菌定植和进一步生物膜形成的影响，导致生物医学和工业应用中的器件失效。然而，由于化学成分和物理结构的复杂性，完全消除表面上形成的成熟生物膜仍然是一个巨大的挑战。因此，防止生物膜形成成为解决生物膜相关问题的首选策略。

基于此，苏州大学于谦教授、陈红教授和张燕霞副教授等人通过一种简单而通用的方法制备了一种多功能涂层，可为防止铜绿假单胞菌生物膜形成提供三道防线。该涂层由具有杀菌性能的季铵化壳聚糖和具有抗群体感应性能的酰化酶层和具有抗粘附性能的透明质酸的顶层组成。研究显示，沉积有该涂层的基质可以抑制大多数细菌的初始粘附，然后杀死附着的细菌，并干扰其与生物膜形成相关的群体感应系统。短期抗菌实验的结果表明，该涂层减少了98±2%的附着活细菌。在长期的生物膜实验中，这种“三道防线”设计通过减少98±1%的细菌增殖和71±2%的生物产量，赋予涂层增强的生物膜性能，以防止生物膜形成至少3天。

参考文献

Three lines of defense: A multifunctional coating with anti-adhesion, bacteria-killing and anti-quorum sensing properties for preventing biofilm formation of Pseudomonas aeruginosa.

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1742706122004846

3. Biomacromolecules：优化抗菌剂分子结构及性能新策略

“超级细菌”的出现不仅对受感染者来说存在着潜在的致命威胁，而且对医疗系统也构成了严重的挑战。尽管现有针对超级细菌的抗菌剂已经显示出一定的应用潜力，但副作用和生物相容性问题依旧困扰着此类抗菌剂的进一步发展。因此，迫切需要开发新的抗菌剂。

苏州大学陈红教授等人提出了一种可改进常用抗菌剂聚六亚甲基胍盐酸盐（PHMG）的策略。这一策略涉及不同比例的单独单体单元的共聚，以找到用于抗菌活性的烃与胍单元的最佳比例。利用这一策略，作者合成了一系列新型共聚物，并将其称为PGB。通过改变胍/疏水比和共聚物分子量，鉴定出结构优化的PGB，其在溶液中表现出广谱抗菌活性和优异的生物相容性。在抗菌试验中，具有最佳组成（疏水单元含量25%）的共聚物抑制>99%的金黄色葡萄球菌，并与哺乳动物细胞相容。含有这种PGB组分的聚氨酯乳液在广泛的基材表面（包括软聚合物和金属）上可形成透明的柔性膜（PGB-PU膜），其对医院内耐药细菌（如铜绿假单胞菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA））表现出优异的抑菌效果。

参考文献

Optimizing the Bacteriostatic and Cytocompatibility Properties of Poly(hexamethylene guanidine) Hydrochloride (PHMG) via the Guanidine/Alkane Ratio.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.biomac.2c00233

4. Colloids Surf., B：仿生血管内皮糖萼结构

内皮糖萼是覆盖在内皮细胞最外表面的富含碳水化合物的层结构。它能够通过特定的化学成分（如含有糖胺聚糖（GAG）侧链的蛋白聚糖）和微/纳米形貌介导细胞间相互作用。

受内皮糖萼的启发，苏州大学陈红团队刘小莉副教授等人制作了一系列仿生糖萼表面，其具有可调的化学成分（具有不同功能单元的GAG类聚合物）和拓扑结构（具有不同大小柱的微/纳米图案）。研究显示，人脐静脉内皮细胞（HUVECs）和人脐静脉平滑肌细胞（HUVSMCs）在用2-甲基丙烯酰胺基吡喃葡萄糖（MAG）聚合物修饰的仿生糖萼表面上受到抑制，但在用4-乙烯基苯磺酸钠（SS）聚合物以及SS和MAG共聚物修饰的仿生糖萼表面则出现促进现象。表面微/纳米图案对接枝不同GAG类聚合物的表面显示出高度复杂的影响。此外，HUVSMCs在所有包含磺酸盐单元的平坦/图案化表面上的扩展都得到了高度促进，并且在具有较小柱的表面上的延伸效应更强。在用类GAG聚合物修饰的所有平坦/图案化表面上，人血管内皮生长因子（VEGF）和人碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）的吸附可得到改善，而在含有磺酸单元的图案化的表面上吸附的VEGF和bFGF的量则随图案尺寸而减少。VEGF和bFGF吸附的下降趋势与HUVEC密度一致，表明仿生糖萼表面影响VEGF和bFGF的吸附，并进一步影响血管细胞的生长行为。

参考文献

Vascular cell behavior on glycocalyx–mimetic surfaces: Simultaneous mimicking of the chemical composition and topographical structure of the vascular endothelial glycocalyx.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927776522000200?via%3Dihub

5. Colloids Surf., B：一步表面修饰即可将抑菌表面转变成细胞友好型表面

作为生物材料表面的改性剂，软胶体颗粒不仅具有良好的成膜性能，而且还可以通过其化学和生物特性促进生物材料的功能。这种通用方法已被证明对表面改性有效，但目前为止对控制胶体颗粒性质以调节膜形成和生物功能的方法依然知之甚少。

苏州大学陈红教授、Rui Chen和Jie Shen等人制备了聚（N-异丙基丙烯酰胺）微凝胶（ZQP），其含有两性离子组分（Z）以提供防污功能，以及季铵盐（Q）以提供杀菌功能。通过微调Z和Q含量，可在颗粒尺寸、尺寸分布、电荷和成膜能力的范围内对微凝胶的制备进行控制和调节。对于大肠杆菌（E.coli）来说，薄膜显示出抗粘附和接触杀灭性能。而对于L929细胞来说，这些薄膜则表现出优异的细胞相容性。这种微凝胶涂层可赋予各类基材（硅片、PDMS、PU、PVC）长期的抗菌活性和对化学和机械处理的耐受性。因此，这种方法可以制备有效的杀菌、细胞相容的表面，并通过调节微凝胶的组成可微调相关特性。

参考文献

One-step surface modification strategy with composition-tunable microgels: From bactericidal surface to cell-friendly surface.

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0927776522000558?via%3Dihub

6. J. Mater. Sci. Technol.：基于蜡烛烟灰的光热涂层

在材料表面形成的细菌生物膜给人类健康和工业带来了一系列严重问题。成熟生物膜的处理尤其困难，因为它们天生对抗生素和其他不利因素具有高度的抵抗力。因此，从策略上讲，预防生物膜形成优于治疗形成的生物膜。

基于具有分级结构和优异的光热转换能力的蜡烛烟灰，苏州大学陈红教授团队于谦教授和张燕霞副教授等人开发了一种可用于防止生物膜形成的超疏水光热涂层。该涂层是通过在基底上沉积蜡烛烟灰层，然后依次化学气相沉积四乙氧基硅烷和固定氟化硅烷来制备的，以使涂层坚固且超疏水。所得到的涂层可以在早期阶段将大部分细菌从表面击退，然后在近红外激光的短期照射下根除残留在表面上的少量细菌。抗粘附性能和光热杀菌性能的结合赋予涂层良好的抗生物膜性能，以防止生物膜形成至少2周。该涂层易于沉积在各种基材上，具有良好的储存稳定性，在解决材料和设备的生物膜相关问题的各种实际应用中显示出巨大的潜力。

参考文献

Superhydrophobic photothermal coatings based on candle soot for prevention of biofilm formation.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1005030222005163?via%3Dihub

7. Macromol. Rapid Commun.：制备嵌段共聚物新方法

双引发剂技术允许不同单体从正交聚合机理聚合，以获得嵌段共聚物（BCPs）。基于此，苏州大学陈红团队武照强教授等人将光引发剂活性自由基聚合和有机催化开环聚合（ROP）结合起来，设计了一种羟基官能化氨基二硫代酸酯，即4-（羟甲基）苄基二乙基氨基二硫代酯（HBDC），它可以将丙烯酰胺单体的光引发聚合和环状碳酸酯的ROP结合起来。作为概念的证明，单体的适用性进一步扩展到丙烯酸酯和内酯。结果证实，这两种聚合体系在实验上以逐步顺序以及同时一锅法合成BCPs是相容的。研究认为，HBDC可以允许从更大范围的单体中简单、高效地一锅获得定义明确的BCP，这从操作、经济和环境角度来看更为有利。

参考文献

Preparing Well-Defined Polyacrylamide-b-polycarbonate by Integrating Photoiniferter Polymerization and TBD-Catalyzed ROP.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/marc.202200376

8. J. Mater. Chem. B：生物材料改性新工具

作为一种可生物降解和生物相容的生物材料，脂肪族聚碳酸酯（APC）在用于功能化的聚合后改性（PPM）方面引起了广泛关注。针对这一材料，苏州大学陈红团队武照强教授等人首次提出了将硫（VI）-氟交换（SuFEx）点击化学引入PPM的APC策略。通过开环聚合（ROP），将4′-（氟磺酰基）苄基5-甲基-2-氧代-1，3-二氧杂环己烷-5-羧酸盐（FMC）设计为APCs的SuFEx可点击环状碳酸酯，并基于此形成了可操作性和无毒的合成路线。FMC使用1,5,7-三氮杂双环[4,4,0]癸-5-烯（TBD）作为共有机催化剂，通过SuFEx点击化学有机催化，成功地进行了ROP和PPM，而没有相互约束或拮抗。研究还系统地阐释了ROP，并利用密度泛函理论（DFT）计算，以理解阴离子ROP中的酸碱催化机理。

参考文献

Introducing SuFEx click chemistry into aliphatic polycarbonates: a novel toolbox/platform for post-modification as biomaterials.

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/TB/D2TB01052F

9. Soft Matter：可用于人运动检测的离子导电凝胶

柔性应变传感器因其在监测人类活动和健康方面的潜在价值而被广泛研究。然而，开发同时具有高透明度、强自粘性、快速自愈和优异拉伸性能的多功能柔性应变传感器仍然具有挑战性。

苏州大学陈红团队武照强教授等人在咪唑基离子液体1-丁基-3-甲基咪唑双[（三氟甲基）磺酰基]亚胺（[BMIM][Tf2N]）中使用N，N-二甲基丙烯酰胺（DMA）进行“一步”紫外线照射，并采用现场聚合法制备了聚（N，N-二甲基）丙烯酰胺（PDMA）离子导电凝胶。基于PDMA与离子液体之间的良好相容性，制备的离子导电凝胶具有良好的透明度（～90%）、优异的拉伸性（1080%）、较强的自粘合性（67.57kPa）、快速自愈（室温下2s）和良好的抗菌活性（～99%的细菌杀灭效率）。此外，基于PDMA离子导电凝胶的应变传感器具有良好的机电性能，可以检测不同的人体运动。由于PDMA离子导电凝胶的制备方法简单易行，且具有多种功能，在柔性电子器件领域具有广阔的应用前景。