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基于瞬时纳米沉淀技术的大分子药物可控制备及应用

申报人:陈紫萱 申报日期:2024-11-29

基本情况

2025年度大学生创新创业训练计划
基于瞬时纳米沉淀技术的大分子药物可控制备及应用 学生选题
创新训练项目
工学
化工与制药类
教师科研项目选题
一年半期
本项目将具体研究大分子药物种类与浓度、加料顺序、雷诺数等工艺条件对于构建纳米粒子的稳定性、尺寸、形貌、载药率的影响。该载药体系不仅赋予药物卓越的稳定性,同时使其作为凝聚体完成药物的靶向递送。这项工作的开展将为稳定凝聚体中的大分子的有效负载和释放提供新策略。
负责人为大二学生,目前暂无科研经历
研究方向集中在纳米粒子的功能化制备及应用,目前承担两项企业横向课题,分别是球形聚电解质刷的制备及功能化应用,以及利用瞬时纳米沉淀法制备载药纳米粒子,项目研究经费充足。
拟拓展复合纳米粒子制造方法,因此会与研究生一起大力支持本项目的研究,以及对参与项目的大学生的创新性训练。
校级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
陈紫萱 化工学院 轻化工程 2023 项目分工,合理安排实验进度,和团队成员进行实验
高雨璇 化工学院 轻化工程 2023 辅助负责人进行安排,和团队其他成员进行实验
苟文轩 化工学院 油气储运工程 2023 进行实验
栗猛猛 化工学院 化学工程与工艺 2023 进行实验

指导教师

序号 教师姓名 教师账号 所属学院 是否企业导师 教师类型
李莉 07339 化工学院

立项依据

本项目将具体研究大分子药物种类与浓度、加料顺序、雷诺数等工艺条件对于构建纳米粒子的稳定性、尺寸、形貌、载药率的影响。该载药体系不仅赋予药物卓越的稳定性,同时使其作为凝聚体完成药物的靶向递送。这项工作的开展将为稳定凝聚体中的大分子的有效负载和释放提供新策略。

将牛血清蛋白(BSA)和其他阳离子聚电解质作为复合凝聚的原材料,用FNP技术制备稳定的蛋白质-聚电解质复合凝聚体并控制复合凝聚体的尺寸。在保持蛋白质活性的同时更高效安全的封装和释放蛋白质药物,更好地分离纯化蛋白质,构筑新型多功能大分子载药聚电解质,并实现大分子药物的可控制备。

蛋白质-聚电解质凝聚体具有水相封装优势和良好的生物相容性,故而广泛应用于生物医药、农业等相关领域。其中牛血清蛋白(BSA)易与阳离子形成凝聚体。项目拟采用FNP技术制备稳定的牛血清蛋白(BSA)与其他阳离子聚电解质的复合凝聚体,在保持蛋白质活性的同时更高效、安全地封装和释放蛋白质药物,更好地分离纯化蛋白质,构筑新型多功能大分子载药聚电解质。

本实验将FNP技术与复合凝聚过程相结合,并将大分子蛋白质药物由不稳定结构通过复合凝聚优化为更稳定的复合凝聚体。利用FNP技术能够实现快速高效的连续化生产的同时还具有良好的实验结果重现性的特点与蛋白质具有精准的结构和独特功能,在作为药物时具有靶向性相结合,并利用聚电解质水溶液既具有传统高分子聚合物溶液的高稳定性,高粘度,以及高溶液渗透压,也具有导电性来优化蛋白质药物不稳定的特性。本项目将利用牛血清蛋白BSA与阳离子聚电解质进行组合,通过研究观察得出雷诺数,浓度,流速,溶剂种类等因素对纳米粒子的尺寸,分散性和载药能力的影响,得出一般规律后探究大分子药物的可控制备的可行性。

研究思路和方法:基于国内外研究者对于蛋白质凝聚的已知结论和FNP技术具体操作方法,利用FNP技术制备蛋白质-聚电解质复合凝聚体,在实验中对蛋白质凝聚过程进行学习研究,从而掌握实际操作要点和蛋白质-聚电解质原理。首先进行背景调查与文献综述,了解FNP技术,聚电解质复合凝聚发展历程,基本概念,应用前景。明确研究目标,选择适用材料,研究各条件和操作对实验结果的影响。进行优化实验,主要优化凝聚体分子粒径及粒径分布(如:PDI<0.2,最好可以<0.1追求小的尺寸,窄的尺寸分布),利用实验设计和实践总结,找到最优工艺条件。最后评价实验结果,特性表征,并探索应用面。研究方法有进行基于理论指导实验设计,选择和调试专业设备,进行数据模拟以及数据分析。在每次实验研究都进行结果反馈与调整。

项目预期成果:撰写一到两篇与此相关的学术论文,将项目总结报告发出。同时尽量参加相关竞赛项目,拿到名次。如有机会,争取进一步申请与项目相关的专利,将实验成果推广应用。

1)发表一篇论文

2)写一份项目总结报告

3)参加相关竞赛,并积极争取名次

4)争取进一步申请与项目相关的专利,将实验成果推广应用。 

准备阶段:2024.11-2025.03

查阅相关文献和资料,参考已有的实验案例,初步确定实验方案和内容,同时了解实验可能会遇到的难点,提前做好准备工作以及解决方案,并与指导教师确定实验方案和内容。 初步按实验方案进行实验,了解熟悉整个实验流程方案不足。向老师申报实验所需的数据库、药品和仪器,提前申请,准备充分。准备并制作实验项目的思维导图,后续工作可在此基础上有序进行展开,为实验项目的稳妥完成打下基础

试验阶段:2025.04-2025.08 & 2025.11-2026.01

根据设计好的方案以及内容,有序开展实验,记录实验数据,处理实验数据熟知实验过程中每一步骤的原理,为实验结论提供充分的数据依据及理论基础。

在此期间,不断提升团队内每一位成员的实验能力,数据处理能力,丰富知识体系,以及发现问题,分析问题,解决问题反思问题等综合能力。

在实验整体方案没有问题后,进行详细的整理分析,逐步完善实验方案的每一步骤

中期评估:2026.09-2026.10

分析验阶段中得到的数据实验结果在实际应用中的价值,排除遇到的问题。再填写结题表,撰写研究论文以及总结报告。

结项阶段:2027.02-2027.04

参加结题答辩以及发表论文。

我们团队成员都是来自化工学院的学生,在知识储备方面,我们已经完成了大一的通识教育,其中包括高等数学,线性代数,大学物理(上)等基础课程,同时我们也学习了无机化学,有机化学,分析化学等专业相关课程知识,具有一定的科研理论基础。在学习理论基础的同时,学院也为我们安排了实践课程,并且通过这些课程,我们掌握了化学实验的基本操作技能,如合成,分析物质组成部分和了解物质特性等,这些技能对科研项目的实施至关重要,同时我们也学习了对实验数据的处理分析,学会了如何使用专业软件处理实验数据并进行科学的分析,比如origin软件作图拟合数据曲线,由此做出科学的决策。除此之外,在实验课程中,我们全程按照化学实验室的安全规范和操作标准进行实验,让我们将规范实验操作熟记于心,而这对于保证项目的安全进展非常重要。 

我校徐汇校区的化学实验中心、项目指导教师的化学实验室提供实验项目所需设备及原材料。指导教师长期在徐汇校区可以面对面与学生交流并指导。本项目所需要的文献资料等能够在学校图书馆购买的数据库和其拥有的藏书,以及知网,SciFinder等权威网站中获得。

经费预算

开支科目 预算经费(元) 主要用途 阶段下达经费计划(元)
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 10000.00 7000.00 3000.00
1. 业务费 5000.00 3000.00 2000.00
(1)计算、分析、测试费 2000.00 产品分析测试费 1500.00 500.00
(2)能源动力费 0.00 0.00 0.00
(3)会议、差旅费 3000.00 项目成员两校区往返及至其他上海高校进行学术交流费用、参加会议等 1500.00 1500.00
(4)文献检索费 0.00 0.00 0.00
(5)论文出版费 0.00 0.00 0.00
2. 仪器设备购置费 2000.00 购买部分小型实验仪器 1500.00 500.00
3. 实验装置试制费 0.00 0.00 0.00
4. 材料费 3000.00 实验过程中用到的试剂、原料、玻璃仪器等 2500.00 500.00

项目附件

  • 创新创业训练计划项目申报书.doc
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