Improving Biomaterials from a Cellular Point of View

从细胞的角度改进生物材料

基本信息

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): In this proposal, we will investigate a potential new way of bone healing. It is widely known that implant materials have been used for many years to support tissue repair or regeneration. It is now thought that such implants may also induce natural bone healing responses by living tissues and cells. Specifically, bioactive glasses have shown this ability to induce osteoblast response for bone healing by releasing bioactive glass ions. The purpose of this proposed work is to explore this novel idea that bioactive glass ions play an active role in bone healing and bone regeneration. To investigate the influence of these ions on bone healing, we will examine how these glasses interact with cells from an intracellular and extracellular perspective. First, it is believed that bioactive glass ions, which are release by glasses during immersion in physiological fluid, may induce various responses by osteoblasts. Second, these bioactive glass ions (namely silicon and calcium) may combinatorially control osteoblast function such that bone regeneration is hastened or enhanced. Finally, we investigate how bioactive glasses ion release can be controlled using a programmed bioactive glass. The techniques used to determine the influence of bioactive glass ions on gene expression and extracellular activity includes gene microarrays, real time polymer chain reaction, immunoassays, and immunohistochemistry. To program bioactive glasses, chemical vapor deposition is used to build nanolayered and microlayered composite glasses that deliver target ion concentrations to cells for enhanced osteoblast function. The aims and goals of this proposed work fit into the mission of NIH, that is, improving biomaterials by improving our understanding of cell-biomaterial interactions and exploring new methods in fabricating "smart" biomaterials. The work proposed here investigates biomedical device-cell interactions for bone healing. Specifically, we wish to control and improve bone healing through controlled biomaterial degradation in physiological fluid. The proposed work is aimed at developing materials that are self-regulating for gene-related therapies. Therefore, improving our understanding of tissue-biomedical device interactions can lead to devices that improve tissue healing and ease patient suffering owed to debilitating conditions and diseased.
描述(由申请人提供):在此提案中,我们将研究一种潜在的骨骼愈合方法。众所周知,植入物材料已多年用于支持组织修复或再生。现在认为,这种植入物也可能诱导生物组织和细胞的天然骨骼愈合反应。具体而言,生物活性玻璃表明,通过释放生物活性玻璃离子来诱导骨骼愈合的成骨细胞反应的能力。这项拟议的工作的目的是探索这种新颖的想法,即生物活性玻璃离子在骨骼愈合和骨骼再生中起着积极作用。 为了研究这些离子对骨骼愈合的影响,我们将研究这些眼镜从细胞内和细胞外的透视上如何与细胞相互作用。首先,据信,生物活性玻璃离子在生理液体中被玻璃释放出来,可能会通过成骨细胞引起各种反应。其次,这些生物活性玻璃离子(即硅和钙)可以结合控制成骨细胞的功能,从而加速或增强骨骼再生。最后,我们研究了如何使用编程的生物活性玻璃如何控制生物活性玻璃离子。用于确定生物活性玻璃离子对基因表达和细胞外活性影响的技术包括基因微阵列,实时聚合物链反应,免疫测定和免疫组织化学。 为了编程生物活性玻璃,化学蒸气沉积用于构建纳米层和微层的复合玻璃,可将靶离子浓度传递给细胞以增强成骨细胞功能。这项拟议工作的目的和目标符合NIH的使命,也就是说,通过提高我们对细胞生物材料相互作用的理解并探索制造“智能”生物材料的新方法来改善生物材料。这里提出的工作研究了用于骨愈合的生物医学装置相互作用。具体而言,我们希望通过生理液中的受控生物材料降解来控制和改善骨骼愈合。拟议的工作旨在开发为基因相关疗法进行自我调节的材料。因此,提高我们对组织生物医学相互作用的理解可能会导致改善组织愈合的设备,并减轻归因于使人衰弱和患病的患者痛苦。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Ionic silicon improves endothelial cells' survival under toxic oxidative stress by overexpressing angiogenic markers and antioxidant enzymes.
The ionic products of bioactive glass particle dissolution enhance periodontal ligament fibroblast osteocalcin expression and enhance early mineralized tissue development.
Osteoconductive bio-based meshes based on poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) and poly(butylene adipate-co-terephthalate) blends.
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