Combinatorial Metal Oxide Substrates to Enhance Osteogenic Stem Cell Functions

组合金属氧化物基质增强成骨干细胞功能

基本信息

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): The overall objective of this project is to develop a foundation for a biomaterial screening strategy based on combinatorial materials science. This approach will provide substrates with a range of subtle changes in surface properties and composition. The efficacy of these novel material formulations will be determined in vitro using cell-culture models and by conducting a systematic investigation of the effects of the elemental composition of the biomaterial surface chemistry and topography on mesenchymal stem cell (MSC) differentiation and functions pertinent to new bone formation. The central hypothesis is that the metal oxide surface of the material substrate modulates the type, distribution and conformation of adsorbed proteins, these proteins direct and modulate subsequent cell interaction and function pertinent to new tissue formation. Specific Aim 1: Develop metal oxide substrates based on titanium that contain gradients of three other metals used as implant materials. It is hypothesized that, annealing by plasma-enhanced chemical vapor deposition, will generate concentration gradients using thin films of variable thickness sputtered onto Ti substrates. Specific Aim 2: Determine the type, distribution and conformation of select serum and/or ECM adhesive proteins such as collagen type I, fibronectin, laminin, and vitronectin, adsorbed onto the novel material substrates prepared by the research activities pertinent to Specific Aim 1. Specific Aim 3: Assess the osteogenic differentiation of MSCs onto the nanostructured substrates. It is hypothesized that following adhesion, MSCs migration will be affected by the surface gradients to regions on the substrate surface where select proteins had adsorbed and, most importantly, exhibit appropriate domains which promote subsequent cell adhesion and functions pertinent to new tissue formation. The proposed research is fundamentally different from past and current approaches in that it will develop a new process that will allow high-throughput testing of multiple material formulations of various stoichiometric combinations. This research is expected to achieve the following: (1) elucidate aspects of protein adsorption and adhesion and function of cells on the novel substrates; and (2) establish the potential of these metal oxide substrates as a high-throughput cytocompatibility assessment platform. PUBLIC HEALTH RELEVANCE: With a U.S. Prosthetic Implant market of about $1 billion a year and growing at a rate of 10% a year, any improvement in osseointegration and life of the prosthetic implant will have a drastic economic effect, especially if one takes into consideration that up to 30% of the implants in procedures such as hip replacement do not show appropriate osseointegration. The proposed project aims to improve the number of candidate biomaterials screened for improved osseointegration by investigating the effect of the material surface properties and protein adsorption on osteogenic mesenchymal stem cell behavior, using state of the art surface characterization and gene expression technologies.
描述(由申请人提供):该项目的总体目标是为基于组合材料科学的生物材料筛选策略奠定基础。这种方法将为基材提供一系列表面特性和成分的微妙变化。这些新型材料配方的功效将在体外使用细胞培养模型进行确定,并通过系统研究生物材料表面化学和形貌的元素组成对间充质干细胞(MSC)分化和与新材料相关的功能的影响。骨形成。中心假设是材料基底的金属氧化物表面调节吸附蛋白质的类型、分布和构象,这些蛋白质指导和调节随后的细胞相互作用和与新组织形成相关的功能。具体目标 1:开发基于钛的金属氧化物基材,其中含有用作植入材料的三种其他金属的梯度。据推测,通过等离子体增强化学气相沉积进行退火,将使用溅射到钛基板上的不同厚度的薄膜产生浓度梯度。具体目标 2:确定吸附在与具体目标 1 相关的研究活动制备的新型材料基质上的精选血清和/或 ECM 粘附蛋白(例如 I 型胶原、纤连蛋白、层粘连蛋白和玻连蛋白)的类型、分布和构象。具体目标 3:评估 MSC 在纳米结构基质上的成骨分化。据推测,粘附后,MSC 迁移将受到表面梯度的影响,迁移到基底表面上已吸附选定蛋白质的区域,最重要的是,MSC 会表现出适当的结构域,促进随后的细胞粘附和与新组织形成相关的功能。拟议的研究与过去和当前的方法有根本的不同,因为它将开发一种新工艺,允许对各种化学计量组合的多种材料配方进行高通量测试。本研究预计将实现以下目标:(1)阐明蛋白质在新型基质上的吸附和粘附以及细胞功能的各个方面; (2) 确定这些金属氧化物底物作为高通量细胞相容性评估平台的潜力。 公共健康相关性:美国假体植入市场每年约 10 亿美元,并且以每年 10% 的速度增长,骨整合和假体植入寿命的任何改善都将产生巨大的经济影响,特别是如果考虑到这一点在髋关节置换术等手术中,高达 30% 的植入物没有表现出适当的骨整合。拟议的项目旨在通过利用最先进的表面表征和基因表达技术,研究材料表面特性和蛋白质吸附对成骨间充质干细胞行为的影响,提高筛选出改善骨整合的候选生物材料的数量。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

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

{{ 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 }}

JAIME E RAMIREZ-VICK其他文献

JAIME E RAMIREZ-VICK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('JAIME E RAMIREZ-VICK', 18)}}的其他基金

Combinatorial Metal Oxide Substrates to Enhance Osteogenic Stem Cell Functions
组合金属氧化物基质增强成骨干细胞功能
  • 批准号:
    7762560
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 10.43万
  • 项目类别:
Combinatorial Metal Oxide Substrates to Enhance Osteogenic Stem Cell Functions
组合金属氧化物基质增强成骨干细胞功能
  • 批准号:
    8213444
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 10.43万
  • 项目类别:

相似国自然基金

聚电解质络合作用调控的高初黏性大豆蛋白粘合剂构建及增强机制研究
  • 批准号:
    52303059
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
氮杂环丙烷基聚多硫化物可逆粘合剂的分子设计与制备
  • 批准号:
    22378080
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
仿深共晶溶剂小分子类低温粘合剂的设计制备及粘附机制研究
  • 批准号:
    22308299
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
多酚功能化壳聚糖基组织粘合剂构建及其能量耗散机制探究
  • 批准号:
    82302389
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于短肽诱导蚕丝蛋白组装的可控粘附生物粘合剂的制备及粘附性能研究
  • 批准号:
    52303272
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Biodegradable Polymer Surgical Sealant with Increased Adhesion and Reduced Inflammation
可生物降解的聚合物手术密封剂,具有增强的粘附力和减少的炎症
  • 批准号:
    9794002
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 10.43万
  • 项目类别:
Reducing Adhesions in Hernia Repair Meshes Through a Polysaccharide Coating
通过多糖涂层减少疝气修复网的粘连
  • 批准号:
    9215133
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 10.43万
  • 项目类别:
Proton Sponge Adhesives, Interfacial Milieu: Molecular Structure-Mechanics
质子海绵粘合剂,界面环境:分子结构力学
  • 批准号:
    8668768
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 10.43万
  • 项目类别:
Molecular Basis for Nonadhesive Properties of Fibrinogen Matrices
纤维蛋白原基质非粘附特性的分子基础
  • 批准号:
    8623144
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 10.43万
  • 项目类别:
Molecular Basis for Nonadhesive Properties of Fibrinogen Matrices
纤维蛋白原基质非粘附特性的分子基础
  • 批准号:
    8253692
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 10.43万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了