骨组织细胞与软骨细胞响应力电微环境的力学生物学研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11632013
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    320.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A1002.多尺度力学生物学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Bone and cartilage are main complex tissues of human body for load bearing and motion. Regeneration and repair of bone and cartilage play crucial roles in clinical treatment of bone trauma. Microenvironments (e.g. electrical and mechanical stimulation, mechanical properties and topology of extracellular matrix) have significant effect on remodeling of bone and cartilage. However, the influence of mechanical and electrical stimulation on cells of bone and cartilage tissues remains challenging, and interaction between the cell and extracellular matrix are needed to further studied. In this project, main researches are shown in three respects. First, cellular mechanobiology of cells of bone and cartilage tissue responding to electrical and mechanical stimulation are probed from different scales based on electrical active matrix material; Second, a detailed work is developed for the quantification of the molecular profile that reflect how two important mechanosensitive ion channel, including BK and TRPV4, regulate the response of chondrocytes to changes in matrix mechanical microenvironment; Third, microfluid model of porous matrix material is developed to probe the regulation of combined mechanical and electrical stimulation on bone growth. This project facilitates to further understanding of response mechanism of cells of bone and cartilage to mechanical and electrical microenvironment, and optimizing interaction between cell and matrix, providing a solid ground for further investigation of induced targeted cellular function and a theoretical support of regeneration and of bone and joint and the design of tissue engineering.
骨和软骨组织是人体重要的承载和运动器官。骨与软骨的再生和修复的研究对于临床上治疗骨损伤有着重要意义。骨与软骨的愈合和再生与所处微环境(如力、电、基质力学性质及拓扑结构等)紧密相关,但有关力电刺激影响骨组织细胞和软骨细胞生长的机理及刺激参数的优化、细胞与基质的相互作用等有待进一步研究。本项目基于二维电活性基底膜表面/三维电活性多孔基质材料,拟从不同维度开展骨组织细胞和软骨细胞对力电刺激响应的力学生物学研究;定量描述在力学微环境发生变化过程中,BK和TRPV4两类重要的力敏感离子通道协同调控软骨细胞感受基质微力学环境的分子机制;建立不同力电刺激下多孔基质材料内部微液流场模型,揭示力电耦合刺激对于骨组织生长的调控作用。项目将深入认识骨组织细胞和软骨细胞对力电微环境的响应机制,优化细胞-基质相互作用,为诱导相关细胞向预期功能发展提供参考,最终为骨与关节再生修复以及组织工程设计提供理论基础。

结项摘要

骨和软骨组织是人体重要的承载和运动器官。骨与软骨的再生和修复的研究对于临床上治疗骨损伤有着重要意义。骨与软骨的愈合和再生与所处微环境(如力、电、基质力学性质及拓扑结构等)紧密相关,但有关力电刺激影响骨组织细胞和软骨细胞生长的机理及刺激参数的优化、细胞与基质的相互作用等有待进一步研究。本项目构建了三维电活性多孔基质材料,设计研制了多通道电刺激器,为不同维度开展骨组织细胞和软骨细胞对力电刺激响应的力学生物学研究提供了技术支撑;定量描述了在力学微环境发生变化过程中,PIEZOs和TRPV4两类重要的力敏感离子通道协同调控软骨细胞感受基质微力学环境的分子机制;建立了不同力电刺激下多孔基质材料内部微液流场模型,揭示了力电耦合刺激对于骨组织生长的调控作用。项目将深入认识骨组织细胞和软骨细胞对力电微环境的响应机制,优化细胞-基质相互作用,为诱导相关细胞向预期功能发展提供参考,最终为骨与关节再生修复以及组织工程设计提供理论基础。

项目成果

期刊论文数量(64)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(24)
专利数量(29)
一种骨小管中液体流动产生的流量及切应力模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    武晓刚;于纬伦;王兆伟;王宁宁;岑海鹏;王艳芹;陈维毅
  • 通讯作者:
    陈维毅
Preparation and characterization of porous hydroxyapatite/β-cyclodextrin-based polyurethane composite scaffolds for bone tissue engineering
骨组织工程用多孔羟基磷灰石/β-环糊精聚氨酯复合支架的制备与表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Biomaterials Applications
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Du Jingjing;Gan Shuchun;Bian Qihao;Fu Duhan;Wei Yan;Wang Kaiqun;Lin Qiaoxia;Chen Weiyi;Huang Di
  • 通讯作者:
    Huang Di
髓腔壁缺损对下颌前磨牙髓腔固位冠修复应力的影响
  • DOI:
    10.16355/j.cnki.issn1007-9432tyut.2018.01.024
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    太原理工大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李建宾;陈维毅;姚蔚
  • 通讯作者:
    姚蔚
Synthesis of near-infrared responsive gold nanorod-doped gelatin/hydroxyapatite composite microspheres with controlled photo-thermal property
光热性能可控的近红外响应金纳米棒掺杂明胶/羟基磷灰石复合微球的合成
  • DOI:
    10.1016/j.ceramint.2017.10.020
  • 发表时间:
    2018-01-01
  • 期刊:
    CERAMICS INTERNATIONAL
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Chen, Song;Du, Xinxin;Chen, Weiyi
  • 通讯作者:
    Chen, Weiyi
High strength polyvinyl alcohol/polyacrylic acid (PVA/PAA) hydrogel fabricated by Cold-Drawn method for cartilage tissue substitutes
冷拉法制备的高强度聚乙烯醇/聚丙烯酸(PVA/PAA)水凝胶用于软骨组织替代品
  • DOI:
    10.1080/09205063.2020.1782023
  • 发表时间:
    2020-06-27
  • 期刊:
    JOURNAL OF BIOMATERIALS SCIENCE-POLYMER EDITION
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Cheng, Yizhu;Hu, Yinchun;Chen, Weiyi
  • 通讯作者:
    Chen, Weiyi

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其他文献

MiR-548d-3p调节过氧化氢刺激下人圆锥角膜成纤维细胞IL-1β的表达
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    太原理工大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王思佳;宋一菲;李晓娜;侯心淏;宋婕;杨纪忠;贺瑞;陈维毅;姚蔚
  • 通讯作者:
    姚蔚
LASIK 手术对人眼角膜生物力学性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    医用生物力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘春生;赵科超;王晓君;陈维毅;贺 瑞
  • 通讯作者:
    贺 瑞
泥岩压剪破坏裂隙演化规律及其分形特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    岩石力学与工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    柴肇云;康天合;陈维毅;杨永康
  • 通讯作者:
    杨永康
第一眼位神经兴奋水平下人眼外肌收缩的本构模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    太原理工大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭红梅;陈维毅;高志鹏
  • 通讯作者:
    高志鹏
测量摩擦系数的三力平衡装置研制与应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    实验技术与管理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈静;陈维毅;郭美卿
  • 通讯作者:
    郭美卿

其他文献

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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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