Citrate Metabonegenic Regulation for the next Generation of Orthopedic Biomaterial Design

下一代骨科生物材料设计的柠檬酸代谢调节

基本信息

  • 批准号:
    10364767
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 34.07万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-05-01 至 2023-02-28
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Research Summary The objectives of this project are to elucidate an unexplored metabonegenic regulation of citrate for bone development, and to translate these understandings towards the design of novel biomimetic citrate-presenting bone biomaterials for orthopedic applications. Although significant progress has been made in the development of orthopedic biomaterials, the currently available materials are limited by their inabilities to mimic the native tissue composition, weak mechanical strength, minimal osteoinductivity, significant inflammatory responses, poor bone integration, and slow bone regeneration. We hypothesize that the uptake of extracellular citrate via transporter SLC13a5 could elevate cellular energy status through modulation of cell metabolism, which in turn leads to a facilitated osteogenic phenotype progression by inhibiting the activity of AMP-activated protein kinase (AMPK). This new citrate-based regulation of bone development is referred to as citrate metabonegenic regulation (Fig. 1). The identification of new and unexplored citrate-based strategies to promote osteogenic differentiation of mesenchymal stem cell can be harnessed to more efficiently design the next generation of biomimetic orthopedic biomaterials to address the limitations of the previous materials. To test our hypotheses and achieve the objectives of this project, three aims are proposed: Aim 1) to elucidate the metabonegenic regulatory effect of citrate for MSCs osteogenic differentiation; Aim 2) to apply the understandings of the citrate molecular mechanism in the design of biomimetic citrate-presenting biomaterials to mediate MSCs differentiation; Aim 3) To evaluate the in vivo performance of anatomically and chemically mimetic citrate-presenting scaffolds in a rat critically sized cranial bone defect model. It is very intriguing that the unprecedented knowledge on the unexplored citrate mechanism will enable us to design the next generation of biomimetic dynamic orthopedic implants that may present citrate signals in demand during cellular and tissue development. The understanding on the citrate metabonegenic regulation for bone stem cell culture and dynamic bone materials design will not only advance the field of bone tissue engineering, but also profoundly impact a wide array of other conditions such as MSC adipogenic differentiation since MSCs is multipotent and the adipogenic differentiation also has high energy demand.
研究摘要 该项目的目的是阐明柠檬酸盐的未开发的变质。 开发,并将这些理解转化为新型仿生柠檬酸盐的设计 用于骨科应用的骨生物材料。尽管在 骨科生物材料的开发,当前可用的材料受模仿的无能为力的限制 天然组织组成,机械强度弱,骨诱导率最小,炎症明显 反应,骨骼整合不良和缓慢的骨骼再生。我们假设细胞外的吸收 柠檬酸盐通过转运蛋白SLC13A5可以通过调节细胞代谢,可以提升细胞能量状态, 这反过 蛋白激酶(AMPK)。这种新的基于柠檬酸盐的骨骼发育调节称为柠檬酸盐 变质的调节(图1)。确定新的和未开发的基于柠檬酸盐的策略 可以利用促进间充质干细胞的成骨分化,以更有效地设计 下一代仿生骨科生物材料以解决先前材料的局限性。到 检验我们的假设并实现该项目的目标,提出了三个目标:目标1)阐明 柠檬酸盐对MSC成骨分化的变质调节作用;目标2)应用 柠檬酸分子机制的理解在仿生柠檬酸盐呈现生物材料的设计中 介导MSC分化;目标3)评估解剖学和化学上的体内性能 大鼠大小的颅骨缺损模型中的模仿柠檬酸盐呈乳酸酯。这很有趣 关于未开发的柠檬酸盐机制的前所未有的知识将使我们能够设计下一个 产生可能在需求中呈现柠檬酸盐信号的仿生动态骨科植入物 细胞和组织发育。对骨干细胞柠檬酸盐代纳牛的理解的理解 培养和动态骨料设计不仅会推进骨组织工程领域,还会推进 深刻影响各种各样的其他条件,例如MSC掺杂分化,因为MSC为 多能和掺杂分化也具有较高的能量需求。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Citrate-based fluorometric sensor for multi-halide sensing.
  • DOI:
    10.1016/j.smaim.2022.05.001
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Wang, Dingbowen;Xia, Tunan;Wang, Yuqi;Chen, Yizhu;Zhang, Chenji;Murray, William;Schultz, Adam Thomas;Liu, Zhiwen;Yang, Jian
  • 通讯作者:
    Yang, Jian
Angiogenic hydrogels for dental pulp revascularization.
  • DOI:
    10.1016/j.actbio.2021.03.001
  • 发表时间:
    2021-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    9.7
  • 作者:
    Siddiqui Z;Sarkar B;Kim KK;Kadincesme N;Paul R;Kumar A;Kobayashi Y;Roy A;Choudhury M;Yang J;Shimizu E;Kumar VA
  • 通讯作者:
    Kumar VA
Novel Metal Nanomaterials to Promote Angiogenesis in Tissue Regeneration.
  • DOI:
    10.1016/j.engreg.2023.03.008
  • 发表时间:
    2023-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yoshida, Yuki G;Yan, Su;Xu, Hui;Yang, Jian
  • 通讯作者:
    Yang, Jian
Phototherapy and optical waveguides for the treatment of infection.
  • DOI:
    10.1016/j.addr.2021.114036
  • 发表时间:
    2021-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    16.1
  • 作者:
    Wang D;Kuzma ML;Tan X;He TC;Dong C;Liu Z;Yang J
  • 通讯作者:
    Yang J
Polymeric biomaterials for biophotonic applications.
  • DOI:
    10.1016/j.bioactmat.2018.07.001
  • 发表时间:
    2018-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    18.9
  • 作者:
    Shan D;Gerhard E;Zhang C;Tierney JW;Xie D;Liu Z;Yang J
  • 通讯作者:
    Yang J
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Jian Yang其他文献

Jian Yang的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Jian Yang', 18)}}的其他基金

Molecular physiology and biophysics of cyclic nucleotide-gated channels
环核苷酸门控通道的分子生理学和生物物理学
  • 批准号:
    10441791
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 34.07万
  • 项目类别:
Molecular physiology and biophysics of cyclic nucleotide-gated channels
环核苷酸门控通道的分子生理学和生物物理学
  • 批准号:
    10609083
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 34.07万
  • 项目类别:
Photoacoustic and epigenetic nerve scaffold for nerve regeneration
用于神经再生的光声和表观遗传神经支架
  • 批准号:
    10445552
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 34.07万
  • 项目类别:
Citrate Metabonegenic Regulation for the next Generation of Orthopedic Biomaterial Design
下一代骨科生物材料设计的柠檬酸代谢调节
  • 批准号:
    9899204
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 34.07万
  • 项目类别:
Citrate Metabonegenic Regulation for the next Generation of Orthopedic Biomaterial Design
下一代骨科生物材料设计的柠檬酸代谢调节
  • 批准号:
    10116283
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 34.07万
  • 项目类别:
Creating Safe Biodegradable Photoluminescent Implant Polymers
创造安全的可生物降解的光致发光植入聚合物
  • 批准号:
    8298146
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 34.07万
  • 项目类别:
Creating Safe Biodegradable Photoluminescent Implant Polymers
创造安全的可生物降解的光致发光植入聚合物
  • 批准号:
    8469861
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 34.07万
  • 项目类别:
Creating Safe Biodegradable Photoluminescent Implant Polymers
创造安全的可生物降解的光致发光植入聚合物
  • 批准号:
    8587405
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 34.07万
  • 项目类别:
Creating Safe Biodegradable Photoluminescent Implant Polymers
创造安全的可生物降解的光致发光植入聚合物
  • 批准号:
    8678913
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 34.07万
  • 项目类别:
Creating Safe Biodegradable Photoluminescent Implant Polymers
创造安全的可生物降解的光致发光植入聚合物
  • 批准号:
    8182724
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 34.07万
  • 项目类别:

相似国自然基金

AMPKr2促进脂肪细胞分化的机理研究
  • 批准号:
    81800774
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
AMPK信号通路调控多巴胺能神经元的活化介导抑郁症的发生
  • 批准号:
    81871068
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    61.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
冷冻电镜技术解析AMP激活的蛋白激酶结构及构象变化
  • 批准号:
    31860244
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    38.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
AMPK调控血管周围白色脂肪米色化减轻动脉粥样硬化作用机制研究
  • 批准号:
    81703511
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    20.1 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于肠道菌群探讨吴茱萸碱对肾性高血压大鼠VECs功能的影响及机制
  • 批准号:
    81660048
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    37.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似海外基金

Decoding AMPK-dependent regulation of DNA methylation in lung cancer
解码肺癌中 DNA 甲基化的 AMPK 依赖性调节
  • 批准号:
    10537799
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 34.07万
  • 项目类别:
Role of AMPK in melanoma brain metastasis
AMPK 在黑色素瘤脑转移中的作用
  • 批准号:
    10927688
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 34.07万
  • 项目类别:
Role of AMPK in melanoma brain metastasis
AMPK 在黑色素瘤脑转移中的作用
  • 批准号:
    10567049
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 34.07万
  • 项目类别:
Exercise and muscle mitochondria in Alzheimer's Disease
阿尔茨海默病中的运动和肌肉线粒体
  • 批准号:
    10740455
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 34.07万
  • 项目类别:
A Randomized Clinical Trial of the Safety and FeasibiLity of Metformin as a Treatment for sepsis induced AKI (LiMiT AKI)
二甲双胍治疗脓毒症引起的 AKI (LiMiT AKI) 的安全性和可行性的随机临床试验
  • 批准号:
    10656829
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 34.07万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了