水性生物医用可降解聚氨酯材料用于脑组织修复研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51733005
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    305.0万
  • 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:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The brain injuries after cerebral diseases or trauma always lead to central lesion, which can not be regenerated using the existing clinical treatment, resulting in permanent disability of these patients. In this project, to overcome the dilemma, a novel extracellular matrix microenvironments for axon regeneration of central nervous system after injury will be designed and constructed based on .biodegradable waterborne polyurethanes. The mechanical properties and degradation rate of these polyurethanes scaffolds could be adjusted via employing different degradation rate of the soft segments,the ratios between soft segments and hard segments, and types of chain extenders for these polyurethanes synthesis. Moreover, neurotrophic factors, neurite outgrowth peptide IKVAV and cytidine diphosphate choline will be added into in these biodegradable waterborne polyurethane materials for preparation of adjustable pore size scaffolds by freeze-drying method. These scaffolds will provide a suitable microenvironment for nerve cell growth and axonal regeneration. These influences of polyurethane porous scaffolds on axonal regeneration, microglia, radial astrocytes and neuron cells will be investigated in vitro and in vivo. The interactions between these polyurethanes scaffolds and nerve cells in the central nervous system, and their role for axonal regeneration will be revealed. These mechanisms of polyurethane scaffolds inducing axon regeneration, and possibility of these scaffolds activating endogenous neural stem cells in adult animals, induction of differentiation into functional neurons and migration of these neurons in these polyurethanes scaffolds, and to establish functional neural circuits with the nerve tissue of original host will be deeply explored. These studies will provide a useful theoretical and scientific basis for CNS repair tissue engineering scaffold design.
因疾病或外伤造成对大脑神经的损伤导致其原有功能丧失,临床现有治疗无法对其进行修复,造成病人终身残疾。本课题提出以水性聚氨酯材料为基础,设计、构建适合受损脑神经神经修复的细胞外基质微环境。通过调节聚氨酯的组成实现支架材料的力学性能及降解速度可调;并在水性聚氨酯材料中负载神经营养因子、IKVAV多肽和胞二磷胆碱,采用冷冻干燥法制备孔径大小可调的多孔支架,为神经细胞生长提供合适的微环境。采用体内、外实验研究聚氨酯多孔支架对神经轴突再生的影响和对神经元细胞、小胶质细胞和星形胶质细胞的影响。揭示支架材料与神经细胞之间的相互作用和聚合物在中枢神经修复过程中所起到的作用。探索聚氨酯支架诱导轴突再生机理和激活成年动物内源性神经干细胞,诱导其分化成功能性的神经元以及神经元在支架中的迁移,并与宿主原有神经组织建立起功能性神经环路可能和机理,这将为中枢神经修复组织工程支架的设计提供有益的理论基础和科学依据。

结项摘要

中枢神经再生是再生医学的难题,由于损伤后剧烈的微环境改变及炎症反应会使损伤部位的星形胶质细胞形成致密胶质瘢痕,并进一步导致炎症长期存在,抑制内源性再生。本项目通过对水性聚氨酯化学结构进行调整,并调节聚氨酯支架的制备方法和拓扑结构,获得了不同力学性能、微孔表面结构、表面电位、降解性能及包载药物的用于神经修复的聚氨酯支架。通过构建大鼠脑运动中枢损伤模型、猪脑运动中枢损伤模型、脑出血损伤模型、外周神经损伤模型,系统研究了水性聚氨酯支架对脑损伤及外周神经的修复效果及机理。通过模拟重症脑损伤的动物实验研究发现,PEG含量在25%左右的水性聚氨酯乳液,通过冷冻铸造技术所获得的孔隙率为85-90%,孔径为100μm左右,湿态压缩模量为2-10kPa的聚氨酯支架在中枢神经损伤修复中有良好的效果。该支架内部的多孔结构、亲水性和其内部存在的自由水,使支架对多种因子具备吸附作用,能够将损伤核心部位的细胞因子转移到支架内部,使得炎症在损伤后迅速得到抑制,并形成修复性的微环境。微环境的变化使得支架与组织界面形成疏松的胶质增生带,为内源性神经干/祖细胞顺利进入支架内生长提供了桥架,促进其分化为新生神经元,形成神经网络。水性聚氨酯三维多孔支架通过调节脑损伤后病理生理学过程及损伤空间分布,促使再生信号通路如WNT信号通路激活,促进了脑损伤后内源性脑组织再生。项目的研究成果为中枢神经修复支架的设计和开发提供了坚实的理论依据和方法。此外聚氨酯支架在周围神经长节段损伤修复中同样具有良好效果。另外,着眼于我国对生物医用材料及其制品的巨大需求,研究团队实现了医用水性聚氨酯基础材料的产业化,攻克了均相、大尺寸组织工程多孔支架制备工艺的关键技术。并探索了该聚氨酯支架在口腔黏膜、全层皮肤、声带等损伤修复方面的应用,为软组织修复用聚氨酯支架真正走向临床奠定了坚实基础。

项目成果

期刊论文数量(38)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(22)
专利数量(11)
Mussel-inspired polyurethane coating for bio-surface functionalization to enhance substrate adhesion and cell biocompatibility
受贻贝启发的聚氨酯涂层,用于生物表面功能化,以增强基材粘附性和细胞生物相容性
  • DOI:
    10.1080/09205063.2022.2085342
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Hao Ming;ChenXu Tian;Nan He;Xin Zhao;Feng Luo;Zhen Li;Jiehua Li;Hong Tan;Qiang Fu
  • 通讯作者:
    Qiang Fu
Albumin-Modified Cationic Nanocarriers To Potentially Create a New Platform for Drug Delivery Systems
白蛋白修饰的阳离子纳米载体有望为药物输送系统创建新平台
  • DOI:
    10.1021/acsami.9b05599
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Zhicheng Pan;Xueling He;Nijia Song;Danxuan Fang;Zhen Li;Jiyao Li;Feng Luo;Jiyao Li;Hong Tan;Qiang Fu
  • 通讯作者:
    Qiang Fu
无溶剂水性聚氨酯的合成及性能研究
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1005-5770.2021.07.003
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    塑料工业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄仕林;张冠宇;洪江徽;王敏;李洁华;罗锋;谭鸿
  • 通讯作者:
    谭鸿
聚丙二醇对高固含量磺酸型水性聚氨酯性能的影响
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1005-5770.2021.08.005
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    塑料工业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵登位;洪江徽;黄仕林;李洁华;罗锋;谭鸿
  • 通讯作者:
    谭鸿
Precisely synthesized segmented polyurethanes toward block sequence-controlled drug delivery.
精确合成的分段聚氨酯可实现嵌段序列控制的药物输送
  • DOI:
    10.1039/d1sc06457f
  • 发表时间:
    2022-05-11
  • 期刊:
    CHEMICAL SCIENCE
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Song, Yuanqing;Sun, Chuandong;Tian, Chenxu;Ming, Hao;Wang, Yanjun;Liu, Wenkai;He, Nan;He, Xueling;Ding, Mingming;Li, Jiehua;Luo, Feng;Tan, Hong;Fu, Qiang
  • 通讯作者:
    Fu, Qiang

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其他文献

聚碳酸酯型聚氨酯的体外降解研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王蓉;林伟崴;谭鸿;李洁华
  • 通讯作者:
    李洁华
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谢兴益;殷争艳;谭鸿;丁明明;樊翠蓉;李洁华;何成生;钟银屏
  • 通讯作者:
    钟银屏
新型含磷氮硫阻燃剂的合成及其在聚氨酯中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    塑料工业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈业中;管会彬;彭华乔;李洁华;夏祖西;谭鸿
  • 通讯作者:
    谭鸿

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谭鸿的其他基金

基于增材制造技术设计与构筑可力学自适应的硅橡胶泡沫及制件研究
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相似国自然基金

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相似海外基金

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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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