可控缓释硒自固化骨修复材料的制备及其活性机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21461009
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    55.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0502.无机功能材料化学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The application of the special biochemistry function of Selenium in bone repair is a frontier problem in biomaterials research field. According to this problem, the applicants propose controlled synthesis self-harden calcium phosphate bone repair material with Selenium sustained-release ability. The selenium will be sealed in microspheres before introduced to the self-harden α-calcium phosphate cement. The controlled release of selenium will be realized by regulate the doping amount, the diameter and the capsule wall material of the microspheres. Moreover, the selenium releasing mechanics from the compound system and the effect of the loaded selenium on the network forming and chemical bonding of the α-calcium phosphate cement will be researched systematically. Furthermore, the novel materials will be co-cultured with cells and bacteria to investigate their in vitro biological activity, such as osteogenic properties, anti-tumor properties and anti-bacteria properties. Deep analysis will be carried out on the experiment data to explore the relationship between these properties with selenium in the material, and make clear the main factors those effect the biological activity and safety of the composite material, and screen out the optimally controllable material and the safe and effective dose of selenium for further study. This research can provide a novel idea not only for bone repair but also for bone tumor preventive and treatment. Meanwhile the experiments can provide data and theory support for further study of rational and new use of the biochemical characteristics of selenium.
本项目针对将硒元素独特的生物化学功能应用于骨修复领域的前沿问题,提出制备可控缓释活性硒的α-磷酸钙自固化骨修复材料,将硒以微球封装后与可自固化的α-磷酸钙骨水泥复合,通过调控封装微球的量、直径与囊壁材质等方式,实现硒释放的可控。系统研究负载不同形态的硒对磷酸钙骨水泥网络结构形成和化学键合作用的影响机理及硒药物缓释动力学规律。并将材料与细胞、细菌共同培养,探明材料体外成骨性能、抑瘤性能、抗菌性能等生物活性及相互作用机理,明确影响复合硒的磷酸钙自固化骨修材料生物活性和生物安全性的内在要素,筛选获得性能理想的优控材料及硒的安全有效剂量,为进一步实验研究奠定基础。本研究可为临床上骨修复及骨肿瘤的预防和治疗提供一种新思路,同时也可为合理利用硒的生化特性,开辟硒新用途,提供实验依据及理论支持。

结项摘要

在本项目资助下,通过课题组成员的共同努力,进行了载不同形态硒的CS微球材料和可控缓释硒自固化磷酸钙骨修复材料的制备,对材料结构、性能进行测试、表征;以SBF模拟体液为环境,研究了材料的体外缓释硒性能,并以乳腺癌细胞MCF-7、人骨肉瘤细胞MG-63等肿瘤细胞为细胞模型,对这两种材料的体外抗肿瘤活性进行了研究。得到如下结论:.(1)载无机/有机形态硒CS微球的制备,单凝聚法制备的载硒CS微球载药量、包封率偏低、粒径偏大不适合。乳化交联是较理想的制备方法,微球形貌完整光滑球形,Na2SeO3/CS微球平均粒径20μm 、包封率和载药量可控在75.82%-27.54%,和1.90%-9.01% 范围,SeMet/CS微球平均粒径10μm,包封率28.82%-19%、载药量0.49%-2.19%。结构表征微球中包裹了预期硒目标药物。.(2)制得的自固化缓释硒磷酸钙骨修复的复合材料,结构性能表征显示:相对于纯TCP,复合材料的凝固时间符合临床手术要求,固化强度提高,注射性良好,TCP均匀的包裹在载硒CS微球表面并形成了针片状 HA 晶体,微球的添加对复合TCP材料的晶相组分无显著影响。 .(3)载硒CS微球在SBF介质中缓释效应显著,有效缓释时间可达32d,在释药过程中对释放介质的pH影响较小。缓释后,微球的形貌由规则的球形变成了不规则的椭球形,光滑表面变成皱褶粗糙,且微球间的相互粘连增加,证明微球的缓释效应显著。载硒CS微球对人乳腺癌细胞MCF-7具有明显抑制作用,抑制率与缓释硒的浓度呈正比,且在48h-72h时间范围的抑制作用最强。. 载硒自固化磷酸钙骨修复复合材料缓释硒的效应良好,有效缓释达22d,缓释后形成了蜂窝状完善的网状三维立体多孔结构,利于组织细胞和血管及神经的黏附长入。体外细胞实验表明,复合TCP对人乳腺癌细胞MCF-7及MG-63人骨肉瘤细胞增生的抑制作用显著,且对两株细胞增生的抑制性差异不显著。本研究结果通过模型药物缓释硒,避免硒化物在应用中易过量而引发的中毒难题。结果发表在相关杂志上和申请专利。

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(1)
专利数量(5)
自固化载硒纳米微球 / 磷酸钙复合骨 修复材料的制备及性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    四川大学学报( 自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张 驰;吴海燕;冉 青;商龙臣;李光大;刘信平
  • 通讯作者:
    刘信平
载亚硒酸钠壳聚糖微球的制备、表征及缓释性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    食品与机械
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张 驰;商龙臣;吴少魏;李光大;刘信平
  • 通讯作者:
    刘信平
南瓜硒多糖的制备表征及活性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    食品科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    商龙臣;吴少魏;张 驰;廖红华;刘信平
  • 通讯作者:
    刘信平
Fe-doped brushite bone cements with antibacterial property
具有抗菌性能的掺铁透钙磷石骨水泥
  • DOI:
    10.1016/j.matlet.2017.12.054
  • 发表时间:
    2018-03-15
  • 期刊:
    MATERIALS LETTERS
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Li, Guangda;Zhang, Nan;Zhang, Tian
  • 通讯作者:
    Zhang, Tian
恩施州硒产业发展 的问题及对策
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    农村经济与科技
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张 驰;刘信 平
  • 通讯作者:
    刘信 平

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其他文献

食用油菜籽中硒和铊的分布形态分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    药物分析杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘玲娅;刘信平;廖红华;吴少尉
  • 通讯作者:
    吴少尉
3D打印在分析化学中的应用研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    分析科学学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    吴少尉;靳兰兰;谢义梅;刘信平;魏世勇;吴齐越
  • 通讯作者:
    吴齐越
Synthesis and characterisation of porous luminescent glass ceramic scaffolds containing europium for bone tissue engineering
骨组织工程用含铕多孔发光玻璃陶瓷支架的合成与表征
  • DOI:
    10.1179/1743676114y.0000000210
  • 发表时间:
    2015-01
  • 期刊:
    Advances in Applied Ceramics
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    麻开旺;冯文坡;周大利;刘信平
  • 通讯作者:
    刘信平
SeMet@CS纳米复合微球的制备、缓释性能及抑制肿瘤活性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    四川大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冉 青;商龙臣;吴少尉;李光大;刘信平
  • 通讯作者:
    刘信平

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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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