三维打印法制备孔结构可控的硅基生物活性支架及其生物学效应的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31370963
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1002.生物材料与生物效应
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

One of most important issues for bone tissue engineering is how to precisely control the bioactive composition and large-pore structure of porous scaffolds in order to effectively modulate the osteogenic differentiation of stem cells and the in vivo bone formation. Silicate-based bioactive ceramics possess the ability to induce the osteogenic differentiation of stem cells and to further stimulate the in vivo bone formation by releasing bioactive Si ions. Three-dimensional printing (3D-Printing) offers a new way to prepare porpous scaffolds with more controllable large-pore structures than conventional methods for preparing porous scaffolds.The main aim of this project is to prepare silicate-based bioactive ceramic scaffolds by 3D-printing method, in which we will harness the advantages of osteostimulation for stem cell differentiation and in vivo bone formation of silicate bioceramics, and prepare the complex pattern structure of large pores by 3D-printing technique, and optimize the large-pore structure and mechanical strength of the prepared scaffolds by theoretical design and calculation. The effect of bioactive composition and complex pattern structure of large pores for the prepared silicate scaffolds on their mechanical strength, degradation, osteogenic differentiation of stem cells and the in vivo bone formation as well as the corresponding mechanism will be further investigated. The significance of this project is that a new class of silicate-based bioactive ceramic scaffolds with controllable composition and large-pore structure as well as improved biological properties may be developed for bone tissue engineering to regenerate large-bone defects.
在骨组织工程方法中,最突出的问题之一是如何精细控制多孔支架材料的组成与大孔结构,从而实现对干细胞的成骨分化以及体内成骨的有效调控。硅基生物陶瓷通过释放硅(Si)等活性离子能够诱导干细胞的成骨分化并促进体内成骨。三维打印法相对于传统的支架制备方法更能有效控制大孔结构。本项目的主要研究目的是采用三维打印方法制备硅基生物活性陶瓷支架,从支架组成方面利用硅基类生物陶瓷的诱导干细胞成骨分化和成骨促进性的特点,从支架孔结构方面通过三维打印方法制备复杂的图案化大孔结构,并辅助理论设计与计算来优化支架的大孔结构与力学强度。从而揭示硅基生物活性陶瓷的支架组成与复杂的大孔图案化结构如何影响其力学强度、降解性、骨髓基质干细胞的成骨分化以及体内成骨能力及其相应的机理。最终将可能发展一类新型的、组成和大孔图案化结构可控的、生物学性能优良的硅基生物陶瓷骨组织工程支架用于大块骨缺损修复。

结项摘要

在骨组织工程方法中,最突出的问题之一是如何精细控制多孔支架材料的组成与大孔结构,从而实现对干细胞的成骨分化以及体内成骨的有效调控。硅基生物陶瓷通过释放硅(Si)等活性离子能够诱导干细胞的成骨分化并促进体内成骨。三维打印法相对于传统的支架制备方法更能有效控制大孔结构。本项目采用三维打印方法制备了一系列硅基生物活性陶瓷支架,从支架组成方面利用硅基类生物陶瓷的诱导干细胞成骨分化和成骨促进性的特点,从支架孔结构方面通过三维打印方法制备复杂的图案化大孔结构,并辅助理论设计与计算来优化支架的大孔结构与力学强度,从而揭示了硅基生物活性陶瓷的支架组成与复杂的大孔图案化结构如何影响其力学强度、降解性、骨髓基质干细胞的成骨分化以及体内成骨能力及其相应的机理。最终发展了一类新型的、组成和大孔图案化结构可控的、生物学性能优良的硅基生物陶瓷骨组织工程支架用于大块骨缺损修复。

项目成果

期刊论文数量(37)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(7)
Graphene-oxide-modified beta-tricalcium phosphate bioceramics stimulate in vitro and in vivo osteogenesis
氧化石墨烯修饰的β-磷酸三钙生物陶瓷刺激体外和体内成骨
  • DOI:
    10.1016/j.carbon.2015.04.048
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    CARBON
  • 影响因子:
    10.9
  • 作者:
    Wu Chengtie;Xia Lunguo;Han Pingping;Xu Mengchi;Fang Bing;Wang Jiacheng;Chang Jiang;Xiao Yin
  • 通讯作者:
    Xiao Yin
Preparation of copper-containing bioactive glass/eggshell membrane nanocomposites for improving angiogenesis, antibacterial activity and wound healing
含铜生物活性玻璃/蛋壳膜纳米复合材料的制备用于改善血管生成、抗菌活性和伤口愈合
  • DOI:
    10.1016/j.actbio.2016.03.011
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    ACTA BIOMATERIALIA
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Li Jinyan;Zhai Dong;Lv Fang;Yu Qingqing;Ma Hongshi;Yin Jinbo;Yi Zhengfang;Liu Mingyao;Chang Jiang;Wu Chengtie
  • 通讯作者:
    Wu Chengtie
Functional Polyethylene Terephthalate with Nanometer-Sized Bioactive Glass Coatings Stimulating In Vitro and In Vivo Osseointegration for Anterior Cruciate Ligament Reconstruction
功能性聚对苯二甲酸乙二醇酯与纳米级生物活性玻璃涂层刺激体外和体内骨整合用于前十字韧带重建
  • DOI:
    10.1002/admi.201400027
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    ADVANCED MATERIALS INTERFACES
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Li Hong;Wu Chengtie;Chang Jiang;Ge Yunshen;Chen Shiyi
  • 通讯作者:
    Chen Shiyi
Multidirectional Effects of Sr-, Mg-, and Si-Containing Bioceramic Coatings with High Bonding Strength on Inflammation, Osteoclastogenesis, and Osteogenesis
高结合强度含 Sr、Mg、Si 生物陶瓷涂层对炎症、破骨细胞和成骨的多向作用
  • DOI:
    10.1021/am4060035
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wu Chengtie;Chen Zetao;Yi Dehang;Chang Jiang;Xiao Yin
  • 通讯作者:
    Xiao Yin
Mesoporous bioactive glass nanolayer-functionalized 3D-printed scaffolds for accelerating osteogenesis and angiogenesis
介孔生物活性玻璃纳米层功能化3D打印支架可加速成骨和血管生成
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    NANOSCALE
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Zhang Yali;Xia Lunguo;Zhai Dong;Shi Mengchao;Luo Yongxiang;Feng Chun;Fang Bing;Yin Jingbo;Chang Jiang;Wu Chengtie
  • 通讯作者:
    Wu Chengtie

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其他文献

A novel bioactive porous bredigite (Ca7MgSi4O16) scaffold with biomimetic apatite layer for bone tissue engineering
一种用于骨组织工程的具有仿生磷灰石层的新型生物活性多孔布勒吉奇(Ca7MgSi4O16)支架
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2007-01-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴成铁;常江;翟万银;倪似愚
  • 通讯作者:
    倪似愚
The synergistic effects of Sr and Si bioactive ions on osteogenesis, osteoclastogenesis and angiogenesis for osteoporotic bone regeneration
Sr和Si生物活性离子对骨质疏松骨再生的成骨、破骨细胞生成和血管生成的协同作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Acta Biomaterialia
  • 影响因子:
    9.7
  • 作者:
    毛丽霞;夏伦果;常江;刘加强;江凌勇;吴成铁;房兵
  • 通讯作者:
    房兵
Silicate Bioceramics for Bone Tissue Regeneration
用于骨组织再生的硅酸盐生物陶瓷
  • DOI:
    10.4194/trjfas20642
  • 发表时间:
    2013-01-05
  • 期刊:
    Turkish Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    吴成铁;常江
  • 通讯作者:
    常江
The synergistic effects of Sr and Si bioactive ions on osteogenesis, osteoclastogenesis and angiogenesis for osteoporotic bone regeneration
Sr和Si生物活性离子对骨质疏松骨再生的成骨、破骨细胞生成和血管生成的协同作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Acta Biomater
  • 影响因子:
    9.7
  • 作者:
    毛丽霞;夏伦果;常江;刘加强;江凌勇;吴成铁;房兵
  • 通讯作者:
    房兵
The Effect of Zn Contents on Phase Composition, ChemicalStability and Cellular Bioactivity in Zn–Ca–Si System Ceramics
Zn含量对Zn-Ca-Si系陶瓷相组成、化学稳定性和细胞生物活性的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2008-08-02
  • 期刊:
    Moscow University Soil Science Bulletin
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴成铁;常江
  • 通讯作者:
    常江

其他文献

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复杂组织再生生物材料的仿生构筑与生物效应的基础科学问题
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兼具肿瘤治疗与骨修复的生物活性支架的可控制备及生物学响应
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    2017
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    面上项目
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AI项目解读示例

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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