师从院士，智能高分子生物材料领域的85后顶尖学者—丁建勋

高被引科学家丨师从院士，智能高分子生物材料领域的85后顶尖学者—丁建勋

学者名片

丁建勋，出生于1986年，博士，中国科学院长春应用化学研究所项目研究员。Frontiers in Bioengineering and Biotechnology 副主编，Chinese Chemical Letters , Polymers , Pharmaceutics , Molecules , PLoS One 等期刊编委， Exploration , Journal of Pharmaceutical Analysis , 《功能高分子学报》《应用化学》等期刊青年编委。

研究成果介绍

背景介绍

周围神经缺损的治疗一直是神经外科最具挑战性的临床实践之一。目前，自体神经移植是周围神经缺损的首选治疗方式，但一直存在供体有限、供体功能丧失、神经瘤形成、神经扭曲或脱位、神经直径不匹配等问题。为了解决这些临床问题，出现的神经导管(NGC)有望提供有效的平台来修复周围神经缺陷，特别是那些具有大型或复杂拓扑结构的缺陷。到目前为止，已经开发了许多用于制备各种NGC的技术，例如溶剂浇铸、气体发泡、相分离、冷冻干燥、熔体成型、静电纺丝和三维(3D)打印。其中，由于3D打印可以用各种天然和合成材料快速准确地制造出所需的NGC，显示出巨大的潜力和优势。

图文解读

由暴力行为、机动车事故和医源性损伤等引起的周围神经损伤(PNI)是一种常见疾病，通常会导致感觉和运动功能丧失。手术是PNI最常见的治疗策略，自体神经移植是目前修复超过3厘米的神经缺损的标准程序。然而，自体神经移植存在许多不可避免的缺点，治疗后功能恢复有限，促使研究人员开发神经导管(NGC)作为替代方案。3D打印可以有效克服传统技术的局限性，在生产具有表面渗透性的NGCs的同时，还结合了所需的细胞和因子。3D打印的NGCs可以用各种生物材料、生物分子和细胞模拟周围神经的结构和功能。此外，3D打印还可以通过生物成像和生物制造技术为患者创建个性化的NGC。

表1：各种NGC制造技术的局限性

表2: 制作3D打印NGC的材料

【线性3D打印神经导管】

制造具有复杂结构的NGCs既困难又费时，因此传统的NGCs都是简单的空心管状结构。目前有证据表明，在NGC中添加管腔填充剂可以增强PNR的效果。3D打印可以控制材料基体的孔径和分布，还可以制备大孔NGCs，这对于交换营养物质和氧气（O 2）以及内皮细胞的增殖至关重要。最近的研究表明，多腔NGC在促进PNR方面优于单腔NGC。然而，一些研究表明，多腔线性NGCs有时会干扰轴突再生，从而影响神经修复的功效。

图2：单腔线性3D打印NGC的特性

【分叉3D打印神经导管】

除了圆柱体，周围神经也可以是分叉的和锥形的。利用3D打印技术制备的具有神经结构和生物学功能的NGC具有广阔的前景，且在抑制神经瘤形成方面也具有重要作用。

图3：分叉3D打印NGC的个性化神经再生途径

【不规则的3D打印神经导管】

神经组织是由多个相互作用的细胞组成的复杂的3D结构。需要更多的非管状结构来模拟受伤神经的正常生理结构。在神经组织工程中，3D生物打印被认为是开发载有细胞的神经支架的有前途的技术。考虑到不可避免的细胞泄漏和迁移，只要3D生物打印的不规则支架不塌陷，就可以比线性NGC更好地承载细胞。然而，在修复长距离神经缺损时，与自体移植物相比，3D生物打印的不规则支架在体内通常表现不佳。

图4：不规则3D打印NGC的制作原理及应用

丁建勋介绍

科研工作者应该脚踏实地、戒骄戒躁，做原创性的顶天（基础研究）立地（应用研究）的研究。——丁建勋

工作教育经历

丁建勋，师从陈学思院士。高被引科学家丨生物高分子材料领域顶尖学者——陈学思院士2007年获得中国科学技术大学高分子科学与工程系高分子化学学士学位；2013年中科院长春应用化学研究所，中科院生态环境高分子材料重点实验室，高分子化学与物理，博士；2013.01-2014.12 中科院长春应用化学研究所，中科院生态环境高分子材料重点实验室，助理研究员；2019年任哈佛大学、哈佛医学院、布莱根妇女医院，博士后；2014.12-2021.12 中科院长春应用化学研究所，中科院生态环境高分子材料重点实验室，副研究员；2021.12-至今，中科院长春应用化学研究所，中科院生态环境高分子材料重点实验室，研究员。

研究领域

丁建勋主要研究智能高分子生物材料，他的研究有两个方向：一是智能高分子药物递送体系，通过高分子载体结构与性能的调控，实现将药物高选择性地递送至病变部位，主要应用于治疗肿瘤和类风湿性关节炎等疾病，可提高疗效降低毒副作用；另一个是骨、软骨、神经等组织修复与再生，人体有很多组织损伤达到一定极限后很难自发愈合，通过植入负载因子和细胞的高分子三维支架，为缺损组织再生营造良好的微环境，促进组织修复。

研究成果

近年来以第一或通讯作者在Advanced Materials等国际学术期刊发表论文130余篇，6篇论文入围“ESI热点论文”，24篇论文入围“ESI高被引论文”，总被他引13000余次，H指数68，获得2022年科睿唯安全球“高被引科学家”称号（跨领域）；作为第一发明人申请中国发明专利50余项，其中30项已授权，其中，“外周血干细胞及相关组织工程支架技术”已实现技术转让，合同金额3000万元；先后主持国家自然科学基金项目4项（包括优青、面上和青年）、吉林省科技发展计划项目5项（包括创新团队、重点、面上和青年）以及中国科学院、吉林省科学技术协会、长春市科技发展计划项目等9项；并应邀担任了Asian Journal of Pharmaceutical Sciences、Frontiers in Bioengineering and Biotechnology副主编，Chinese Chemical Letters、Journal of Orthopaedic Translation、Polymers、Pharmaceutics、Molecules、PLoS One等期刊编委，及Exploration、Journal of Pharmaceutical Analysis、《功能高分子学报》、《应用化学》等期刊青年编委。

近期代表作

Instructive cartilage regeneration modalities with advanced therapeutic implantations under abnormal conditions

Bioactive Materials Promote Wound Healing through Modulation of Cell Behaviors

Biofunctionalized composite scaffold to potentiate osteoconduction, angiogenesis, and favorable metabolic microenvironment for osteonecrosis therapy

Calcium ion nanomodulators for mitochYondria-targeted multimodal cancer therapy

Stimuli-Responsive Nanoparticles for Controlled Drug Delivery in Synergistic Cancer Immunotherapy

Versatile Polymer-Initiating Biomineralization for Tumor Blockade Therapy

3D Printed Personalized Nerve Guide Conduits for Precision Repair of Peripheral Nerve Defects

Immunologically Effective Biomaterials

Immunologically Effective Biomaterials

Smart transformable nanoparticles for enhanced tumor theranostics

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