玻璃化法结合三维灌注技术在神经组织长期低温保存的作用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31200740
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1003.组织工程学
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

Regenerative medicine using tissue engineering and stem cell technologies aims to treat currently non-curable diseases. Neural tissue regeneration in particular has been the focus of much research in the last decade, for its unprecedented potential to treat neurodegenerative diseases such as Parkinson's disease, or spinal cord injuries. The translation and commercialization of tissue engineering products needs long-term and stable cryopreservation of the engineered tissues with living cells and functional structures to ensure the off-the-shelf availability. .In contrast with the conventional slow freezing, vitrification, suppressing intracellular and extracellular ice formation, has the outstanding advantage of preserving the extracellular structures which is critical to neuronal tissues. Vitrification would be ideal to preserve natural and engineered neural tissues where there is no ice formation and hence no ice induced damage to the extracellular matrix and cell-cell connections. Dimethylsulfoxide (DMSO) has been used extensively as a permeating cryoprotecting agent (CPA) for cryopreservation of cells and tissues. However, DMSO used at a higher concentration such as the common 10% (v/v) has been associated with neurological toxicity, particularly in the developing brain. Cryopreserved cells treated with DMSO may cause other adverse effect including gene mutation. The use of serum must be eliminated for clinical applications. Therefore, it is necessary to find new cryprotecting/vitrification solutions with low cytotoxicity and efficient protocols with well-defined clinical approved formula, which is the objective of this proposed project. In this project, brain slice models are used for the screening and testing of the vitrification solutions and optimization of vitrification protocols. This is because neurons in the brain slices reside in the physiological environment of the brain consisting of natural extracellular matrix, and neuronal connectivity. Hence neural functions can be detected and any loss due to vitrification can be quantified. Different formula of vitrification solutions were evaluated in terms of cell viability, K+/Na+ ratio, structure integrity, immunocytochemistry, electrophysiological properties, and synaptic transmission. A parallel perfused system will be used for the continuous addition/removal and freezing protocols of developed vitrification solutions optimization. To make the work more clinically relevant, human adipose-derived stem cells are used to construct 3D neural tissue models. Electrospun nanofibers of PLLA-Collagen will be used as the scaffolds. The multiple parallel perfused microbioreactor platform, TissueFlex, will be used to conduct the 3D hADSC culture and differentiation to form neuronal model tissues. The vitrification of these neural-like tissues using the optimized vitrification solutions and freezing/thawing protocols will be performed to validate the developed methodology and technology.
干细胞组织工程可望成为治疗神经损伤和退行性疾病的有效手段,神经干细胞及其三维构件、分化或部分分化的神经组织长期保存,是制约该技术临床应用的重要技术瓶颈之一。传统冷冻保护剂中的二甲基亚砜对神经系统有毒性,冷冻时形成的冰晶会破坏组织结构,使组织丧失功能。本课题旨在保证高细胞活率的同时,重点研制能够保持突触和细胞间连接结构完整、低DMSO浓度、无血清且成分明确的新型神经组织冷冻保护剂及玻璃化长期低温保存神经网络的方法,利用平行式灌注反应器优化冷冻保护剂的配方和导入(导出)及降温过程。以大鼠脑片为模型优化玻璃化保护剂配方和降温解冻方案,以人脂肪干细胞三维灌注式培养和控制分化技术建立具有神经功能的工程化类神经组织模型,并研究新型保护剂和冻存方法对工程化类神经组织模型的玻璃化保存。本项目的研究将实现神经组织从冷冻到使用的一步化,为干细胞组织工程技术治疗神经系统疾病从基础到临床应用提供重要的实验依据。

结项摘要

利用静电纺丝技术制备新型复合纳米生物支架材料,创新性地利用中药活性成分梓醇结合脂肪干细胞、纳米材料以及三维灌注培养技术构建体外神经组织模型。以低DMSO浓度、无血清且成分明确的新型神经组织冷冻保护剂对神经干细胞进行了低温冻存,并研究了黏附在不同基质包被的表面上人骨髓间充质干细胞的低温保存,检测了基质材料、冷却速率及不同冷冻保护剂对黏附细胞的活率、细胞骨架肌动蛋白丝形态等的影响。为神经组织低温保存以及类神经组织模型体外构建的临床应用奠定实验基础。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Effects of cryopreservation on human mesenchymal stem cells attached to different substrates
冷冻保存对不同基质附着的人间充质干细胞的影响
  • DOI:
    10.1002/term.1570
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    J Tissue Eng Regen Med
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yang Liu;Xia Xu;Zhanfeng Cui
  • 通讯作者:
    Zhanfeng Cui
Potential Neurogenesis of Human Adipose-Derived Stem Cells on Electrospun Catalpol-Loaded Composite Nanofibrous Scaffolds
静电纺丝梓醇复合纳米纤维支架上人类脂肪干细胞的潜在神经发生
  • DOI:
    10.1007/s10439-015-1311-x
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Annals of Biomedical Engineering
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Zhiqian Leng;Jingyuan Zhao;Hui Miao;Jing Liu
  • 通讯作者:
    Jing Liu
Chondrogenic differentiation of ChM-I gene transfected rat bone marrow-derived mesenchymal stem cells on 3-dimensional poly (L-lactic acid) scaffold for cartilage engineering
转染 ChM-I 基因的大鼠骨髓间充质干细胞在三维聚(L-乳酸)软骨工程支架上的软骨形成分化
  • DOI:
    10.1002/ange.202302418
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Cell Biology International
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Min Qi;Jing Liu;Lijie Zhai;Zhiqiang Wang
  • 通讯作者:
    Zhiqiang Wang
Effects of multiwalled carbon nanotubes on electrospun poly(lactide-co-glycolide)-based nanocomposite scaffolds on neural cells proliferation
多壁碳纳米管电纺聚丙交酯乙交酯纳米复合支架对神经细胞增殖的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Biomedical Materials Research: Part B - Applied Biomaterials
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Hui Miao;Zhiqian Leng;Jianhui Guo;Jing Liu
  • 通讯作者:
    Jing Liu
Downregulation of caveolin-1 contributes to the synaptic plasticity deficit in the hippocampus of aged rats
Caveolin-1 的下调导致老年大鼠海马突触可塑性缺陷
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1673-5374.2013.29.004
  • 发表时间:
    2013-10-15
  • 期刊:
    Neural Regeneration Research
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Liu Y;Liang Z;Liu J;Zou W;Li X;Wang Y;An L
  • 通讯作者:
    An L

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其他文献

门源Mw5.9级地震形变InSAR观测及区域断裂带深部几何形态
  • DOI:
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    2019
  • 期刊:
    武汉大学学报(信息科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘洋;许才军;温扬茂
  • 通讯作者:
    温扬茂
Effect of Ultrasonic Vibration on Deformation in Micro-blanking Process with Copper Foil
超声波振动对铜箔微冲加工变形的影响
  • DOI:
    10.1007/s11595-019-2066-2
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Wuhan University of Technology, Materials Science Edition
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王春举;刘洋;郭斌;单德彬;张博
  • 通讯作者:
    张博
珠江口盆地珠一坳陷韩江组—万山组旋回地层学
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘洋;吴怀春;张世红;方念乔;姜正龙;杨天水
  • 通讯作者:
    杨天水
建筑物图形形状相似性计算的序列分析法
  • DOI:
    10.11947/j.agcs.2021.20200227
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    测绘学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    魏智威;郭庆胜;程璐;刘洋;童莹
  • 通讯作者:
    童莹
基于贝叶斯原理的PP波和PS波AVO联合反演方法研究(英文)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Applied Geophysics
  • 影响因子:
    0.7
  • 作者:
    胡国庆;刘洋;魏修成;陈天胜;Hu Guo-Qing 1;2 ; Liu Yang ;1;2 ; Wei Xiu-Cheng 3
  • 通讯作者:
    Wei Xiu-Cheng 3

其他文献

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谷氨酸及其受体经压力反射传入通路参与血压与心脏疼痛感受的性别差异研究
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    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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