钛合金表面基于分级纳米磷灰石结构的智能表面体系的构建及其生物学性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51671081
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    65.0万
  • 负责人：
    吴水林
  • 依托单位：
    湖北大学
  • 学科分类：
    E0103.金属材料使役行为与表面工程
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

This project aims to acquire orderly hierachical nanohydroxyapaptite-based smart system along the one dimensional nanowire by facile chemical reaction, which is based on the model of titanium alloy including porous implants with nano titanates growth on the surface. This novel implants will be placed in the culture medium of marrow stromal stem cells into rats (MSCs) to investigate MSCs'differentiation behaviors on the exposed surface including the surface area in the interconnected open pores. By comparison with the control samples, we can learn the role of microstructure and chemical composition of this hierachical nano HA in the process of differentiation HA and analyze the related biological characteristics as well as histology characteristics in vivo. The bone implants with differentiated MSCs will be implated into mice femur to invetigated the in vivo biological characterization. The untreated implants will be used for comparision in this course.This project will be useful for the development of novel titanium alloys applied in the application of bone repair and reconstruction. Furthermore, it will provide the experimental data and theoretical analysis for the direct differentiation of MSCs guided by this hierarchical nano hydroxyapatite on the titanium alloy implants. It will accerlerate the wide clinical aplications of titanium alloy for bone tissue repair and reconstruction engineering.
在钛合金表面制备基于分级结构纳米羟基磷灰石（HA）的智能表面体系，置入体外鼠骨髓基质干细胞（MSCs）培养基内，观察干细胞在基于纳米羟基磷灰石的复合智能体系表面定向诱导分化，以及其在植入体表面及在孔洞内成骨的可能性，通过与未处理植入体对比，分析表面分级羟基磷灰石结构的复合体系在此分化过程中的生物学特性以及分化后植入体内外的组织学特性。将体外培养后获得的植入体置入老鼠股骨，另外植入未经修饰处理的植入体，比较体内两种植入体界面的成骨特性。本项目研究将为无外加诱导剂条件下，钛合金植入体表面基于分级结构纳米羟基磷灰石的智能复合体系表面定向诱导干细胞分化、提高植入体表面活性和抗菌性能、促进骨整合奠定理论和实验基础，并为钛合金植入体的研发和临床应用提供实验和理论依据。

结项摘要

医用金属广泛用于矫形外科及骨缺损修复和重建，特别是钛合金获得了广泛的临床应用。但是医用金属的生物惰性不利于骨组织的快速修复，同时其不具备抗菌性能也导致植入体容易感染。因此，本项目主要是在钛合金植入体表面构建生物活性的功能化涂层，一方面促进成骨，另外一方面赋予植入体表面特生的生物功能，比如调控细胞行为，抗菌等。以羟基磷灰石（HA）为核心，构建一系列智能体系，包括660激光响应的聚多巴胺包裹的金羟基磷灰石纳米体系、微米有序纳米无序利于HA沉积的拓扑结构、近红外光响应的硫化铋（BS）/HA纳米涂层，并且做了详细的体外体内性能的研究。本项目研究过程中获得了一些原始创新的研究成果，为在无体外诱导剂的条件下，利用单纯的拓扑结构和远程控制细胞行为以促进成骨分化和快速抗菌提供了理论和实验基础。已发表SCI论文67篇，申请专利40项，引用次数达1070次。在Nature communication、Science Advance、Advanced Material、Advanced Functional Material、ACS Nano等均发表过成果。

项目成果

期刊论文数量（60）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（28）
"Imitative" click chemistry to form a sticking xerogel for the portable therapy of bacteria-infected wounds
“模仿”点击化学形成粘性干凝胶，用于细菌感染伤口的便携式治疗
  • DOI：
    10.1039/c9bm01417a
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Biomaterials Science
  • 影响因子：
    6.6
  • 作者：
    Huang Bo;Liu Xiangmei;Tan Lei;Cui Zhenduo;Yang Xianjin;Jing Doudou;Zheng Dong;Li Zhaoyang;Liang Yanqin;Zhu Shengli;Yeung Kelvin Wai Kwok;Wang Xianbao;Zheng Yufeng;Wu Shuilin
  • 通讯作者：
    Wu Shuilin
Repeatable Photodynamic Therapy with Triggered Signaling Pathways of Fibroblast Cell Proliferation and Differentiation To Promote Bacteria-Accompanied Wound Healing
可重复的光动力疗法，触发成纤维细胞增殖和分化的信号通路，以促进细菌伴随的伤口愈合
  • DOI：
    10.1021/acsnano.7b08500
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    ACS Nano
  • 影响因子：
    17.1
  • 作者：
    Mao Congyang;Xiang Yiming;Liu Xiangmei;Cui Zhenduo;Yang Xianjin;Li Zhaoyang;Zhu Shengli;Zheng Yufeng;Yeung Kelvin Wai Kwok;Wu Shuilin
  • 通讯作者：
    Wu Shuilin
Rapid and highly effective bacteria-killing by polydopamine/IR780@MnO2–Ti using near-infrared light
利用近红外光聚多巴胺/IR780@MnO2·Ti 快速高效杀菌
  • DOI：
    10.1016/j.pnsc.2020.06.003
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Progress in Natural Science:Materials International
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Xingfu Teng;Xiangmei Liu;Zhenduo Cui;Yufeng Zheng;Da-fu Chen;Zhaoyang Li;Yanqin Liang;Shengli Zhu;Shuilin Wu
  • 通讯作者：
    Shuilin Wu
Rapid and Superior Bacteria Killing of Carbon Quantum Dots/ZnO Decorated Injectable Folic Acid-Conjugated PDA Hydrogel through Dual-Light Triggered ROS and Membrane Permeability
通过双光触发 ROS 和膜渗透性对碳量子点/ZnO 装饰的可注射叶酸共轭 PDA 水凝胶进行快速高效的杀菌
  • DOI：
    10.1002/smll.201900322
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Small
  • 影响因子：
    13.3
  • 作者：
    Xiang Yiming;Mao Congyang;Liu Xiangmei;Cui Zhenduo;Jing Doudou;Yang Xianjin;Liang Yanqin;Li Zhaoyang;Zhu Shengli;Zheng Yufeng;Yeung Kelvin Wai Kwok;Zheng Dong;Wang Xianbao;Wu Shuilin
  • 通讯作者：
    Wu Shuilin
Engineered probiotics biofilm enhances osseointegration via immunoregulation and anti-infection.
工程益生菌生物膜通过免疫调节和抗感染增强骨整合。
  • DOI：
    10.1126/sciadv.aba5723
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Science Advances
  • 影响因子：
    13.6
  • 作者：
    Tan Lei;Fu Jieni;Feng Fan;Liu Xiangmei;Cui Zhenduo;Li Bo;Han Yong;Zheng Yufeng;Yeung Kelvin Wai Kwok;Li Zhaoyang;Zhu Shengli;Liang Yanqin;Feng Xiaobo;Wang Xianbao;Wu Shuilin
  • 通讯作者：
    Wu Shuilin

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其他文献

兼具成骨和抗感染性能的医用金属材料研究进展
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    --
  • 发表时间：
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    --
  • 作者：
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    --
  • 发表时间：
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  • 期刊：
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    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
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    --
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  • 通讯作者：
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    --
  • 发表时间：
    --
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    --
  • 作者：
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医用钛表面纳米薄膜的制备及生物相容性研究
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    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    稀有金属材料与工程
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘想梅;K. W. K. Yeung;吴水林;P. K. Chu
  • 通讯作者：
    P. K. Chu

其他文献

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吴水林的其他基金

骨修复材料三维多孔钛基合金的表面纳米化及生物相容性研究
  • 批准号：
    50901032
  • 批准年份：
    2009
  • 资助金额：
    20.0 万元
  • 项目类别：
    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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