Controlling Naturally-Derived Polymer Enzymatic Degradation: A Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition Approach

控制天然聚合物酶降解:等离子体增强化学气相沉积方法

基本信息

  • 批准号:
    10201333
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 14万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-09-01 至 2024-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary Biomaterial implants are natural or synthetic materials that can be placed in the body to improve human health in multiple ways, including delivering drugs to targeted regions of the body, healing wounds, and maintaining organ function. It is important that implants do not break down until they have performed their function. For example, stitches after tooth extractions can dissolve in a few weeks, but a hip replacement implant should be able to stay intact for years. When these implants degrade too quickly or not quickly enough, complications such as pain and infection can occur. The goal of our research is to address the need to develop implants for different applications by making biomaterials with a range of degradation times. The materials proposed in this research are made of silk, a naturally-derived material that interacts with the body without negative side effects. When silk is placed in the body, it is degraded by enzymes. The goal of our research is to create a range of silk materials with different degradation rates. Our approach is to control how enzymes access the silk surface by changing the atoms and molecules in the silk film surface. The method that will be used to change the chemistry of the silk surface is plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD), which is a technique used to apply a thin coating to the silk with specific types of atoms. Silk film surface chemistry, wettability, and morphology will be assessed before and after PECVD to characterize any changes in the material. Following PECVD, silk films and untreated control films will be weighed and exposed to enzyme-containing solutions. Films will be removed from solution, dried, and weighed again to measure how much of the material has degraded. The specific objective of the proposed work is to use PECVD to customize the silk surface chemistry, thus controlling how the enzymes interact with the silk materials. The central hypothesis for this proposal is twofold 1) introducing a hydrophobic coating to silk films will decrease the rate of enzymatic degradation, and 2) introducing a hydrophilic coating to silk films will increase the rate of enzymatic degradation. This hypothesis is based on the ability for enzymes to adsorb to the silk film surface, which ultimately controls the enzymatic degradation of the film. This proposal is expected to result in a PECVD method to customize the degradation rate of silk through controlling the film chemistry. Our strategy is expected to inform a range of implant applications. This work will help to address our long-term research goal: to understand how tuning naturally-derived material (e.g., collagen, chitin, cellulose) surface chemistry controls susceptibility to enzymatic degradation. The proposed research will position me to be competitive for future awards (e.g., SC1, R15, R01) so that I can pursue this long-term goal. As I am in the beginning stage of my career, this proposal will provide me with the resources to establish myself as an independent researcher so that I can provide high-quality research experience to undergraduate and graduate students for many years to come.
项目概要 生物材料植入物是可以放置在体内以改善人类健康的天然或合成材料 以多种方式,包括将药物输送到身体的目标区域、愈合伤口以及维持 器官功能。重要的是,植入物在发挥其功能之前不会损坏。为了 例如,拔牙后的缝线可以在几周内溶解,但髋关节置换植入物应该 能够完好无损地保存多年。当这些植入物降解太快或不够快时,会出现并发症,例如 因为可能会发生疼痛和感染。我们研究的目标是满足开发不同用途植入物的需求 通过制造具有一系列降解时间的生物材料来应用。本研究中提出的材料 由丝绸制成,丝绸是一种天然材料,与身体相互作用,不会产生负面副作用。当丝绸 进入体内后,会被酶降解。我们研究的目标是创造一系列丝绸材料 具有不同的降解率。我们的方法是通过改变来控制酶如何进入丝绸表面 丝膜表面的原子和分子。将用于改变化学性质的方法 丝绸表面采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)技术,这是一种用于在丝绸表面施加薄层的技术。 在丝绸上涂上特定类型的原子。丝膜表面化学、润湿性和形态将 在 PECVD 之前和之后进行评估,以表征材料的任何变化。继 PECVD、丝膜和 未处理的对照膜将被称重并暴露于含酶溶液中。电影将被移除 溶液,干燥并再次称重,以测量材料降解的程度。具体目标 所提议的工作之一是使用 PECVD 来定制丝绸表面化学,从而控制酶的作用 与丝绸材料相互作用。该提案的中心假设有两个:1)引入 丝膜上的疏水涂层将降低酶促降解的速率,并且 2) 引入 丝膜上的亲水涂层会增加酶降解的速率。这个假设是基于 酶吸附到丝膜表面的能力,最终控制酶降解 电影的。该提案预计将产生一种 PECVD 方法来定制丝绸的降解率 通过控制薄膜化学。我们的策略预计将为一系列植入物应用提供信息。 这项工作将有助于实现我们的长期研究目标:了解如何调整天然材料 (例如胶原蛋白、甲壳素、纤维素)表面化学控制对酶促降解的敏感性。这 拟议的研究将使我在未来的奖项(例如 SC1、R15、R01)中具有竞争力,以便我能够追求 这个长期目标。由于我正处于职业生涯的起步阶段,这个提案将为我提供资源 确立自己作为一名独立研究员的地位,以便我能够提供高质量的研究经验 未来许多年的本科生和研究生。

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 }}

Morgan J Hawker其他文献

Morgan J Hawker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('Morgan J Hawker', 18)}}的其他基金

Controlling Naturally-Derived Polymer Enzymatic Degradation: A Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition Approach
控制天然聚合物酶降解:等离子体增强化学气相沉积方法
  • 批准号:
    10654781
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 14万
  • 项目类别:

相似国自然基金

C2烃类吸附分离导向的分子筛材料设计合成及性能研究
  • 批准号:
    22375070
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
选择性分离水产品中全氟辛酸的金属有机框架的设计制备及吸附机制研究
  • 批准号:
    32302234
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于脓毒症炎症反应调控的自抗凝循环组蛋白吸附剂的构建及机理研究
  • 批准号:
    82300848
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
表面官能团调控吸附态羟基自由基生成机制及其选择性氧化特性研究
  • 批准号:
    22306131
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
电位响应型CO2吸附剂构筑及吸脱附过程控制研究
  • 批准号:
    22308234
  • 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

Controlling Naturally-Derived Polymer Enzymatic Degradation: A Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition Approach
控制天然聚合物酶降解:等离子体增强化学气相沉积方法
  • 批准号:
    10654781
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 14万
  • 项目类别:
Point-of-care Testing for Illicit Drugs and Alcohol Intoxication in an Emergency
紧急情况下非法药物和酒精中毒的现场检测
  • 批准号:
    8124228
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 14万
  • 项目类别:
BONE TARGETED DELIVERY OF ANABOLIC AGENTS
合成代谢药物的骨靶向输送
  • 批准号:
    7663959
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 14万
  • 项目类别:
BONE TARGETED DELIVERY OF ANABOLIC AGENTS
合成代谢药物的骨靶向输送
  • 批准号:
    8120446
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 14万
  • 项目类别:
BONE TARGETED DELIVERY OF ANABOLIC AGENTS
合成代谢药物的骨靶向输送
  • 批准号:
    7526000
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 14万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了