Osteoclast modulatory biomaterials for skull regeneration

用于颅骨再生的破骨细胞调节生物材料

基本信息

  • 批准号:
    10220944
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 37.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-08-01 至 2025-07-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY/ABSTRACT Skull defects occur secondary to trauma, stroke, cancer, and congenital anomalies resulting in significant neurological, psychological, social, and vocational burdens. Current clinical options for cranioplasty, or calvarial reconstruction, are limited by availability and morbidity in autologous bone grafts and complications and cost in alloplastic materials. Such drawbacks provide an opportunity to develop methods that specifically target calvarial bone regeneration. Despite decades of research, contemporary regenerative strategies consisting of expanded stem cells and growth factor cocktails delivered by scaffolding materials have not attained clinical translation due to surgical impracticality, cost, time consumption, and safety concerns. The increasing knowledge of instructive capabilities of the extracellular matrix (ECM) in cell fate determination has provided an alternative paradigm for regeneration. We demonstrated that an ECM-inspired material composed of nanoparticulate mineralized collagen glycosaminoglycan (MC-GAG) regenerates up to 60% the mineralization and biomechanical properties of native calvarium without ex vivo progenitor cell loading or exogenous growth factor supplementation. Simultaneously, MC-GAG inhibits osteoclast activation and resorption without affecting the paracrine osteoinductive properties offered by osteoclasts via direct material to cell interactions as well as indirectly by inducing osteoprogenitors to secrete osteoprotegerin (OPG), an endogenous inhibitor for osteoclast activation. With the addition of exogenous OPG, this uncoupling of osteogenesis from osteoclastogenesis is augmented. In combination, these data provided a proof of principle that a composite material of MC-GAG and OPG (MCGO) delivered in a temporospatially-limited manner may be a potential material for calvarial regeneration. In order to develop the MCGO material for clinical translation, three questions must be answered: 1. What are the mechanisms activated in osteoclasts by direct interactions with MC-GAG? 2. As the resorptive abilities of osteoclasts are necessary for remodeling and maturation of bone, how long should OPG exist in the system? 3. Should OPG be eluted or anchored to the material? To answer these questions, we have developed two MCGO materials via non-covalent and covalent incorporation of OPG resulting in a high concentration, fast release and a low concentration, extended release MCGO material, respectively. In Aim 1, we will elucidate the anti-osteoclastogenic mechanisms induced by MC-GAG and MCGO materials. We hypothesize that MC-GAG and the two MCGO materials will differentially affect hOC activation and resorption. In Aim 2, we will evaluate the two MCGO materials compared to MC-GAG in rabbit calvarial regeneration to generate preclinical efficacy, safety, and performance data for MCGO materials compared to MC-GAG. Our proposed studies are unified in the goal of calvarial regenerative technology development. At the conclusion of the proposed studies, we expect to have amassed significant preclinical data to support an IDE application for MCGO materials to the FDA.
项目摘要/摘要 颅骨缺陷是继发于创伤,中风,癌症和先天异常的继发性,导致显着 神经,心理,社会和职业负担。当前的颅骨成形术或钙颅骨术的临床选择 重建,受自体骨移植物的可用性和发病率的限制,并发症和成本 同种塑料材料。此类缺点为开发专门针对的方法提供了机会 颅骨再生。尽管进行了数十年的研究,但当代的再生策略包括 脚手架材料提供的扩大干细胞和生长因子鸡尾酒尚未获得临床 由于手术不切实际,成本,时间消耗和安全问题而引起的翻译。增加 细胞命运确定中细胞外基质(ECM)的指导能力的了解已提供了 再生的替代范式。我们证明了由ECM启发的材料由 纳米式矿化胶原蛋白糖胺聚糖(MC-GAG)可再生高达60%的矿化 没有体内祖细胞载荷或外源生长的天然钙的生物力学特性 补充因子。同时,MC-GAG抑制破骨细胞的激活和吸收而不影响 破骨细胞通过直接材料与细胞相互作用以及 间接诱导骨基因生成剂分泌骨蛋白蛋白蛋白蛋白(OPG),一种内源性抑制剂 破骨细胞激活。通过添加外源性OPG,这种对成骨的解偶联 破骨细胞生成被增强。结合起来,这些数据提供了合成的原理证明 以暂时限制的方式传递的MC-GAG和OPG(MCGO)的材料可能是一种潜力 钙化再生的材料。为了开发用于临床翻译的MCGO材料,三个 必须回答问题:1。通过直接互动与破骨细胞中激活的机制是什么 MC-GAG? 2。由于破骨细胞的吸收能力对于骨骼的重塑和成熟是必要的 系统中应该存在多长时间的OPG? 3。应该将OPG洗脱或锚定在材料上吗?回答 这些问题,我们通过OPG的非共价和共价结合开发了两种MCGO材料 导致高浓度,快速释放和低浓度,扩展释放MCGO材料, 分别。在AIM 1中,我们将阐明由MC-GAG和 MCGO材料。我们假设MC-GAG和两种MCGO材料会差异地影响HOC 激活和吸收。在AIM 2中,我们将评估两种MCGO材料与兔子中的MC-GAG相比 MCGO材料的钙典礼再生以产生临床前功效,安全性和性能数据 与MC-GAG相比。我们提出的研究是统一的,以钙化再生技术的目标 发展。在拟议的研究结束时,我们预计会积累重要的临床前 数据支持MCGO材料向FDA的IDE应用程序。

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 }}

Justine Chia Lee其他文献

Justine Chia Lee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('Justine Chia Lee', 18)}}的其他基金

Osteoclast modulatory biomaterials for skull regeneration
用于颅骨再生的破骨细胞调节生物材料
  • 批准号:
    10451692
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
Osteoclast modulatory biomaterials for skull regeneration
用于颅骨再生的破骨细胞调节生物材料
  • 批准号:
    10664867
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
PRECLINICAL EVALUATION OF NANOPARTICULATE MINERALIZED COLLAGEN GLYCOSAMINOGLYCAN MATERIALS IN CALVARIAL REGENERATION
纳米颗粒矿化胶原蛋白糖胺聚糖材料在颅骨再生中的临床前评估
  • 批准号:
    9906198
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
PRECLINICAL EVALUATION OF NANOPARTICULATE MINERALIZED COLLAGEN GLYCOSAMINOGLYCAN MATERIALS IN CALVARIAL REGENERATION
纳米颗粒矿化胶原蛋白糖胺聚糖材料在颅骨再生中的临床前评估
  • 批准号:
    10614475
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
PRECLINICAL EVALUATION OF NANOPARTICULATE MINERALIZED COLLAGEN GLYCOSAMINOGLYCAN MATERIALS IN CALVARIAL REGENERATION
纳米颗粒矿化胶原蛋白糖胺聚糖材料在颅骨再生中的临床前评估
  • 批准号:
    10383680
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
Human Bone Engineering and Resorption in a Novel Mineralized Collagen Scaffold
新型矿化胶原蛋白支架中的人体骨骼工程和吸收
  • 批准号:
    8921043
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
Human Bone Engineering and Resorption in a Novel Mineralized Collagen Scaffold
新型矿化胶原蛋白支架中的人体骨骼工程和吸收
  • 批准号:
    9335249
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
Human Bone Engineering and Resorption in a Novel Mineralized Collagen Scaffold
新型矿化胶原蛋白支架中的人体骨骼工程和吸收
  • 批准号:
    9105156
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:

相似国自然基金

源于临床级人拓展多能性干细胞的自体线粒体移植对卵母细胞受精及早期胚胎发育的改善效应和作用机制研究
  • 批准号:
    82301872
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于自体荧光光谱的感染伤口细菌在体快速检测技术研究及应用
  • 批准号:
    62305348
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
失活肿瘤细胞用于自体三阴性乳腺癌PDX模型的个性化靶向治疗及无创分子影像监测
  • 批准号:
    82302238
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于自体血管床和微图案化技术构建有序排列的血管化膀胱平滑肌的研究
  • 批准号:
    82300762
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
输送自体融合免疫细胞调节肿瘤微环境用于三阴性乳腺癌治疗的研究
  • 批准号:
    82303754
  • 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

Multi-tissue type condensations for trachea tissue regeneration via individual cell bioprinting
通过单细胞生物打印进行气管组织再生的多组织类型浓缩
  • 批准号:
    10643041
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
Sacrificial templated grafts to encourage bone healing through mechanotransduction
牺牲模板移植物通过机械传导促进骨愈合
  • 批准号:
    10811305
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
Highly Elastic Biomaterial Development for Urethral Application
尿道应用的高弹性生物材料开发
  • 批准号:
    10573094
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
Development of optoelectronically active nerve adhesive for accelerating peripheral nerve repair
开发用于加速周围神经修复的光电活性神经粘合剂
  • 批准号:
    10811395
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
Development of a Biomimetic Stentless Pulmonary Heart Valve for the Treatment of Pediatric Congenital Heart Disease
开发用于治疗小儿先天性心脏病的仿生无支架肺心瓣膜
  • 批准号:
    10696291
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 37.5万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了