持续与间歇低载荷振动对骨折愈合影响的实验研究及计算机模拟

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11272134
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    88.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A10.生物力学
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

The purpose of the subject is to explore the function and the mechanism of continuous or intermittent high frequency and low magnitude whole body vibration, with frequency of 35 Hz and acceleration of 0.25g, in fracture healing by animal experiments or cell culture in vitro. There is sensitivity fatigue of bone cell after a long period of continuous vibration. Therefore, intermittent mechanical loading may provide a better efficacy in bone healing because the mechanical sensitivity to stress and acceleration could recover during the interval days. Tibial fracture was established by osteotomy. All the sheep were subjected to continuous or intermittent high frequency and low magnitude whole body loading after internal fixation on tibia by limited contact dynamic compress plate. The microstructure, biomechanics and expression of bone morphogenetic protein were tested, which may play important roles in bone healing. In addition, bone marrow derived mesenchymal stem cell, osteoblast and bone cell were loaded by continuous or intermittent vibration in vitro to study the signal transduction, genetic transcription and protein expression, which may reveal the osteogenetic mechanism of this mechanical regime in cell level. Finally, this procedure was simulated by computer finite element analysis. The aim of all the tests is to explore a non-invasive and non-pharmacal regime in bone healing.
通过实验动物和体外培养的骨系细胞加以低载荷机械振动(35Hz,0.25g),探索持续与间歇式低载荷机械振动对骨折愈合的影响及作用机理。由于骨细胞存在敏感疲劳,间歇的振动模式有助于恢复骨细胞对应变及加速度的敏感性,获得更好的成骨效果。首先手术构建长骨骨折模型,给与有限接触动力加压钛合金钢板内固定,后施加以持续性和间歇性的低载荷振动垂直作用于骨折肢体,观测骨形态结构和力学性能的变化,以及骨折微环境中蛋白质表达水平的改变,探讨振动对骨折愈合过程的影响;另外,给与体外培养的骨髓间充质干细胞、成骨细胞和骨细胞施加持续与间歇的低载荷机械振动,研究其细胞信号转导,基因转录及蛋白质表达的情况,在细胞水平上探索低载荷机械振动促进骨生长的机理;最后,利用数值模拟技术进行计算机模拟,并对低载荷振动对促进骨折愈合的作用进行模拟验证。探索一种非侵入性、非药物的促进骨折愈合方法,为广大骨折患者作出一份贡献。

结项摘要

通过实验动物和体外培养的骨系细胞加以低载荷机械振动(35Hz,0.25g),探索持续与间歇式低载荷机械振动对骨折愈合的影响及作用机理。由于骨细胞存在敏感疲劳,间歇的振动模式有助于恢复骨细胞对应变及加速度的敏感性,获得更好的成骨效果。首先手术构建长骨骨折模型,给于钢板内固定,后施加以持续性和间歇性的低载荷振动垂直作用于骨折肢体,观测骨形态结构和力学性能的变化,以及骨折微环境中蛋白质表达水平的改变,探讨振动对骨折愈合过程的影响,另外,给予体外培养的骨髓间充质干细胞、成骨细胞和骨细胞施加持续与间歇的低载荷机械振动,研究其细胞信号转导、基因转录及蛋白表达的情况,在细胞水平上探索低载荷机械振动促进骨生长的机理;最后,我们利用数值模拟技术进行计算机模拟,得出结论,持续与间歇低载荷机械振动能够促进骨折愈合。不同间歇周期的间歇性机械振动促进骨折愈合的效果不同,最好的振动周期是振动7天,间歇7天。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Ulnar osteotomy for a chronic radial head dislocation neglected for 15 years and secondary ulnocarpal impaction syndrome: a case report and a literature review
尺骨截骨术治疗被忽视15年的慢性桡骨头脱位和继发性尺腕嵌顿综合征:病例报告和文献综述
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF CLINICAL AND EXPERIMENTAL MEDICINE, 2016, 9(8): 15601-6.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jinlu Yu Yongning Xia;Bin Zhao Dong Zhu
  • 通讯作者:
    Bin Zhao Dong Zhu
Low Magnitude Continuous and Intermittent Mechanical Vibration Effects on Nanoscale Topography and Mechanical Properties of Bone Fracture Healing
低强度连续和间歇机械振动对纳米级形貌和骨折愈合力学性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Biomaterials and Tissue Engineering
  • 影响因子:
    0.1
  • 作者:
    Hao, Baohui;Lin, Junhao;Zhu, Dong;Zhang, Xizheng
  • 通讯作者:
    Zhang, Xizheng
Long Gamma3 compressing interlocking nails with a supplementary cross-cannulated screw for ipsilateral femoral neck and shaft fractures
带有辅助十字空心螺钉的长 Gamma3 加压互锁钉,用于治疗同侧股骨颈和股骨干骨折
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    International Journal of Clinical & Experimental Medicine,
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yi Zhao;Jinlu Yu;Chengxue Wang;Dong Zhu
  • 通讯作者:
    Dong Zhu
Titanium cannulated lag screw versus titanium cable-cannulated lag screw tension band for treatment of transverse patellar fractures
钛空心拉力螺钉与钛缆空心拉力螺钉张力带治疗髌骨横向骨折的比较
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    International Journal of Clinical and Experimental Medicine
  • 影响因子:
    0.1
  • 作者:
    Wang Chengxue;Zhao Yi;Sun Dahui;Zhu Dong;Yu Tiecheng;Yu Jinlu;Yu TC
  • 通讯作者:
    Yu TC
Protection of Micro-gravity Induced Bone Loss by Intermittent Mechanical Vibration
间歇性机械振动保护微重力引起的骨质流失
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Journal of Biomaterials and Tissue Engineering
  • 影响因子:
    0.1
  • 作者:
    Huang Xu;Gu Guishan;Ma Renshi;Sun Di;Tan Lei;Xizheng Zhang
  • 通讯作者:
    Xizheng Zhang

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其他文献

Causes of death after hip fracture in senile patientsa review chinese journal of traumatology.
老年髋部骨折患者死亡原因分析
  • DOI:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    朱东
腰4、5间盘纤维环纤维层水平的显
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生物医学工程学杂志.已录用,待发表
  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    朱伟民*
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    医学研究杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    崔阳;张春阳;杨文典;朱东;李鲁
  • 通讯作者:
    李鲁
腰4、5间盘纤维环纤维层力学性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生物医学工程学杂志.2006,23(2):290~294
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱东;董心;朱兴华;李锐*;黄
  • 通讯作者:
分光光度法测定甜叶菊废渣中总黄酮的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗序燕;方浩斌;黄瑞宇;赵东方;祝婷;郭养养;曾益平;刘仁月;朱东
  • 通讯作者:
    朱东

其他文献

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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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