Characterizing TiO2 as an Anti-Inflammatory Biomaterial

表征 TiO2 作为抗炎生物材料的特性

基本信息

  • 批准号:
    6895872
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 37.21万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2002-09-01 至 2006-11-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Titanium has been successfully used for decades in dental and orthopedic implants, but the exact mechanism of successful osseointegration has not been determined. We will investigate the hypothesis that the biocompatibility of titanium involves an interaction between the surface layer of titanium dioxide on the metal implant and reactive oxygen mediators of the inflammatory response in model systems with varying degrees of complexity. Different forms of surface oxide can exist on titanium, and the relationship between defined surface oxides and anti-inflammatory response will be determined. We recently demonstrated that peroxynitrite, a highly reactive compound and inflammatory mediator produced in vivo by the reaction of the free radicals nitric oxide and superoxide, is significantly degraded by titanium oxides. Furthermore, there appears to be a strong correlation between the ability to degrade peroxynitrite and ultimate in vivo biocompatibility. Specific Aim 1 will examine the ability of titanium and other oxides to inhibit the reactivity of reactive oxygen species and peroxynitrite. In Specific Aim 2, well-defined and characterized thin films of titanium oxide and other metal oxide surfaces will be fabricated on quartz, stainless steel and thermoset silicone substrates and the interaction of stimulated polymorphonuclear leukocytes and macrophages with these surfaces will be investigated to determine if these fabricated surfaces can inhibit the response of inflammatory cells. In Specific Aim 3, in vivo experiments will correlate this ability with the inflammatory response in both normal and arthritic rat models. The proposed experiments will compare the ability of titanium oxide to inhibit inflammatory reactive oxygen species compared with other materials and determine whether this property can be conferred onto other surfaces. We will determine if there is a correlation between the results of the chemical reaction kinetics on surfaces of defined crystalline and chemical composition in Specific Aim 1, and the in vitro cellular responses to these surfaces in Specific Aim 2, with the longer-term in vivo responses in Specific Aim 3. If a positive correlation is demonstrated, we will have established that antioxidant properties of biomaterials as a predictor of in vivo biocompatibility. Our long-term goal is to extend this knowledge to develop new biocompatible materials with superior mechanical and material properties than titanium.
描述(由申请人提供):钛已成功使用 数十年的牙科和骨科植入物,但确切的机制 成功的骨整合尚未确定。我们将调查 假设钛的生物相容性涉及相互作用 在金属植入物上的二氧化钛的表面层与反应性之间 模型系统中炎症反应的氧介质 复杂程度。钛可能存在不同形式的表面氧化物, 以及定义的表面氧化物与抗炎之间的关系 将确定响应。我们最近证明了过氧亚硝酸盐,一个 高反应性化合物和炎症介质在体内产生 自由基一氧化氮和超氧化物的反应显着 钛氧化物降解。此外,似乎有一个强大的 降解过氧亚硝酸盐的能力与体内终极的能力之间的相关性 生物相容性。具体目标1将检查钛和其他的能力 氧化物抑制活性氧和过氧亚硝酸盐的反应性。 在特定的目标2中,定义明确且特征的薄膜氧化钛薄膜 和其他金属氧化物表面将在石英上制造 和热固性硅胶底物以及刺激的相互作用 这些表面的多形核白细胞和巨噬细胞将是 研究以确定这些捏造的表面是否可以抑制反应 炎症细胞。在特定的目标3中,体内实验将相关 这种能力具有正常和关节炎的炎症反应 型号。提出的实验将比较氧化钛的能力 与其他材料相比,抑制炎症性活性氧和 确定该特性是否可以赋予其他表面。我们将 确定化学结果之间是否存在相关性 定义晶体和化学成分表面上的反应动力学 在特定的目标1中,以及对这些表面的体外细胞反应 特定的目标2,在特定目标3中具有长期的体内反应。 证明了正相关,我们将确定抗氧化剂 生物材料的特性是体内生物相容性的预测指标。我们的 长期目标是扩展这些知识以开发新的生物相容性 具有优越的机械和材料特性的材料比钛。

项目成果

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