Relative Influence of Scaffold Design/Material Parameters On Bone Regeneration

支架设计/材料参数对骨再生的相对影响

基本信息

  • 批准号:
    7884591
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 37.51万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2007
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2007-08-01 至 2012-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Bone scaffolds should provide adequate load bearing and enhance tissue regeneration. However, at present, there is little rigorous comparative information that will tell one that a given material with a given architecture design will provide adequate load bearing and give the best bone regeneration. As a starting point, we associate load bearing with effective elasticity and strength, and enhanced tissue regeneration with permeability material as design variables. Then the fundamental question becomes "can scaffolds be designed to maintain minimum loading bearing characteristics while maximizing permeability and how important is permeability for bone regeneration relative to material osteoconductivity?" We hypothesize that Bone tissue engineering scaffolds should be fabricated from the most osteoconductive material with maximal permeability to enhance bone regeneration. Furthermore, the scaffold design should be such that the mechanical properties at time 0 can achieve a modulus of 50 MPa and compressive strength of 2 MPa, within the range of human trabecular bone. Related to this hypothesis, we seek to answer the questions: 1) can scaffolds be designed to meet the minimum 50/2 MPa stiffness/strength criteria and how does degradation of these mechanical properties depend on permeability and material?, and 2) does permeability play a significant role in bone regeneration or is material an overwhelming factor? We will answer these fundamental scaffold design questions through three specific aims: Specific Aim 1: Computationally design and fabricate scaffolds architectures from HA/TCP, PLLA, and PCL at a single porosity of 60% with maximal and sub-maximal permeability Specific Aim 2: Determine elastic modulus and ultimate strength of designed scaffolds at 0 meet minimum human trabecular bone values. Determine how design/material influence degradation of mechanical properties. Specific Aim 3: Determine the influence of designed permeability and material on bone regeneration in a mouse model at 8, and 16 weeks by delivering BMP-7 transduced human fibroblasts. This study will give bone tissue engineers critical information as to as to the relative importance of scaffold permeability and material bone tissue scaffold design, which will be crucial for clinical bone tissue engineering applications.
描述(由申请人提供):骨支架应提供足够的负载轴承并增强组织再生。但是,目前,几乎没有严格的比较信息可以告诉一个具有给定建筑设计的给定材料将提供足够的负载轴承并提供最佳的骨骼再生。作为起点,我们将载荷轴承与有效的弹性和强度相关联,并将组织再生与渗透率材料作为设计变量相关联。然后,基本问题变成了“可以设计脚手架以保持最小的载荷特性,同时最大程度地渗透性,以及相对于材料骨电导率而言,骨骼再生对骨骼再生的重要性有多重要?”我们假设骨组织工程支架应是用最大的渗透性制成的,以最大的渗透性来增强骨骼再生。此外,脚手架的设计应该使得时间0的机械性能可以达到50 MPa的模量和2 MPa的抗压强度,在人类小梁骨的范围内。与这一假设相关,我们试图回答以下问题:1)脚手架是否可以设计以满足至少50/2 MPa的刚度/强度标准,这些机械性能的退化如何取决于渗透率和材料?和2)2)2))在骨骼再生中起重要作用吗?我们将通过三个特定目的回答这些基本的脚手架设计问题:特定目的1:从HA/TCP,PLLA和PCL进行计算设计和制造脚手架的架构,单个孔隙率为60%,最大和最大的渗透性特异性目标2:确定弹性模量和最终的型号的最终型号的强度,并在0中符合最小的型号。确定设计/材料如何影响机械性能的降解。特定目标3:通过传递BMP-7转导的人成纤维细胞,确定设计渗透性和材料对小鼠模型中骨再生的影响。这项研究将为骨组织工程师提供有关支架渗透率和物质骨组织支架设计相对重要性的关键信息,这对于临床骨组织工程应用至关重要。

项目成果

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