可注射高强度双网络水凝胶的制备及软骨修复应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51873214
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0308.生物医用有机高分子材料
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Injectable hydrogel is promising for application in drug delivery and tissue engineering because of their carrier property together with easy-operation perspective, while double-network (DN) hydrogel has exhibited attractive mechanical property. However, the report of injectable DN hydrogel is rare, mainly because of the two-step synthesis procedure of double networks. Herein, we intend to construct DN hydrogel with injectability under physiological condition through the inclusion of dynamic covalent crosslinks, together with the incorporation of secondary forces like ionic interaction. Benzoic-imine, phenylborate and disulfide bonds will be introduced for the formation of double-network by adjusting the crosslinking kinetics of the individual crosslinking. A series of characterization on the rheology behavior, phase separation, polymer conformation will be performed to discover the regulation for gaining subsequent sol-gel transitions of the two polymer networks in one particular solution regime. The structure-property relationship of injectable DN hydrogel will be also studied by examining the regimes formed by various polymers, type of crosslink and injection condition in order to select the candidates with desirable mechanical property for using as a scaffold for cartilage reparation. In vitro and in vivo tests will be finally carried out to assess the capacity of the hydrogel as an extracellular matrix for 3D cell encapsulation and proliferation, chondrocyte differentiation and furthermore the potential application for osteochondral repair.
可注射水凝胶和双网络水凝胶在组织工程领域均有良好的应用前景,但双网络水凝胶复杂的交联过程限制了它的可注射性,反之注射过程也会影响凝胶的力学性能。本项目针对软骨缺损等治疗对承力水凝胶支架材料的需求,提出在高分子混合体系中引入两种动态相互作用,实现两个高分子网络的次序交联,以制备在生理环境条件下可注射的双网络水凝胶的思路。本工作将以聚糖、PVA等生物相容性高分子为主链构建多重交联,研究两种动态相互作用的匹配性对交联反应动力学、相转变和互穿网络结构的影响,重点解决双网络凝胶的加工过程控制和力学性能控制等问题,掌握注射制备高强度双网络水凝胶的方法。同时,研究凝胶体系对细胞的三维装载与输运能力,通过膝关节软骨缺损动物模型,明确以注射方法植入凝胶支架对于软骨修复的作用。

结项摘要

针对水凝胶可加工性与力学性能间矛盾以及骨科治疗对承力水凝胶植入材料的迫切需求,本项目研究利用动态共价键和多种动态相互作用协同调控凝胶相转变动力学,实现两个高分子网络的快速、逐次交联,以制备生理环境条件下可注射的双网络水凝胶;提出可加工高性能杂化高分子水凝胶的渝渗网络模型,通过调控高分子链间相互作用控制无机颗粒点阵与高分子形成渝渗网络的应变响应,实现高分子水凝胶从塑性到刚性的转变,一定程度解决了水凝胶加工性和力学性能矛盾;利用生物活性物质的矿化过程实现水凝胶力学性能的“活性”增长,制备出压缩模量100MPa级、力学性能比拟松质骨的超高模量杂化双网路高分子水凝胶。以此为基础,获得了满足围关节骨折复位和骨软骨修复要求的填充型承力水凝胶材料,首次使用高分子水凝胶联合金属内固定实现了对围关节骨折骨缺损部位的结构稳定,促进了软骨和骨损伤修复,避免了关节面二次塌陷,为克服围关节骨折如胫骨平台骨折的临床治疗难题提供了新的材料基础和可行的治疗途径。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Fast-response oxygen sensitive transparent coating for inner pressure ratiometric optical mapping
用于内压比率光学测绘的快速响应氧敏感透明涂层
  • DOI:
    10.1039/d0tc06123a
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry C
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Di Yang;Jiwei Li;Junkai Ren;Qinglin Wang;Shuyun Zhou;Qiu Wang;Zheng Xie;Xiaozhong Qu
  • 通讯作者:
    Xiaozhong Qu
Injectable adhesive hydrogel through microcapsule crosslink for periodontitis treatment
通过微胶囊交联的可注射粘合水凝胶用于牙周炎治疗
  • DOI:
    10.1021/acsabm.9b00912
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    ACS Applied Bio Materials
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Zhanhai Dong;Yining Sun;Yuhui Chen;Yan Liu;Chuhua Tang;Xiaozhong Qu
  • 通讯作者:
    Xiaozhong Qu
Recent advances of injectable hydrogels for drug delivery and tissue engineering applications
用于药物输送和组织工程应用的可注射水凝胶的最新进展
  • DOI:
    10.1016/j.polymertesting.2019.106283
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Polymer Testing
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Yining Sun;Ding Nan;Haiqiang Jin;Xiaozhong Qu
  • 通讯作者:
    Xiaozhong Qu
An injectable strong hydrogel for bone reconstruction
用于骨重建的可注射强水凝胶
  • DOI:
    10.1002/adhm.201900709
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Advanced Healthcare Materials
  • 影响因子:
    10
  • 作者:
    Yanran Zhao;Zhiyong Cui;Bingchuan Liu;Junfeng Xiang;Dong Qiu;Yun Tian;Xiaozhong Qu;Zhenzhong Yang
  • 通讯作者:
    Zhenzhong Yang
Highly efficient photothermal heating via distorted edge-defects in boron quantum dots
通过硼量子点扭曲边缘缺陷实现高效光热加热
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry B
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Li Wang;Si-Min Xu;Shanyue Guan;Xiaozhong Qu;Geoffrey I. N. Waterhouse;Shan He;Shuyun Zhou
  • 通讯作者:
    Shuyun Zhou

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其他文献

Effect of Particle size on the filming process of Polystyrene latex studed by AFM
AFM研究粒径对聚苯乙烯乳胶成膜过程的影响
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Chinese Journal of Polymer Science
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    屈小中;史燚;陈柳生;廖琦;金熹高
  • 通讯作者:
    金熹高
Solid State NMR Study of Polystyrene Nanolatex Particles(I) 13C Spin-Lattice Relaxation Time
聚苯乙烯纳米乳胶粒子(I) 13C自旋晶格弛豫时间的固态核磁共振研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Chinese Chemical Letters
  • 影响因子:
    9.1
  • 作者:
    唐亚林;屈小中;陈柳生;金熹高
  • 通讯作者:
    金熹高
热磁双重响应性载药微囊的制备及其性能研究
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    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    高分子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    容建华;温鸿戈;屈小中;段泰炜
  • 通讯作者:
    段泰炜
pH triggered injectable amphiphilic hydrogel containing doxorubicin and paclitaxel
pH触发的含有阿霉素和紫杉醇的可注射两亲性水凝胶
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    International Journal of Pharmaceutics
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    屈小中
  • 通讯作者:
    屈小中
Janus 纳米材料的制备及结构调控
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    高等学校化学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁福鑫;王倩;屈小中;杨振忠
  • 通讯作者:
    杨振忠

其他文献

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屈小中的其他基金

用于微循环障碍关联缺血性卒中脑组织损伤研究的活体氧/pH值定量荧光成像标记物体系
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    53 万元
  • 项目类别:
    面上项目
生理环境pH响应高分子/蛋白复合制剂的活性控制和安全性问题研究
  • 批准号:
    51473169
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目

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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

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          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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