导电传感心肌支架多材料微纳3D打印研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51675412
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0507.机械仿生学与生物制造
  • 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

Myocardial infarction is a huge threat to the health of human beings. Due to the lack of electrophysiological characteristics, the existing engineered cardiac patches can not integrate with host myocardium for electrical signal transform to realize synchronous contraction, which extremely affect the functional recovery of infarcted myocardium. Here we propose to incorporate conductive and sensing functions into conventional cardiac scaffolds based on micro/nanoscale multi-material 3D printing techniques. This might provide a new tool to explore the pathogenic mechanism and therapy of myocardial infarction. This project will mainly focus on: (1) 3D modeling and optimal design of cardiac scaffolds with multi-scale structures, conductive and sensing functions; (2) the innovation of multi-modal, multi-material and multi-scale 3D printing platform as well as the fabrication processes to meet the requirements of controllable fabrication for scaffold fibers, conductive fibers and nanoscale sensing fibers; (3) the development of novel electrical stimulation approach to promote the growth and synchronous contraction of myocardial cells and the realization of zonal sensing function for the electrophysiological signals of the engineered cardiac patches, based on which to explore the fusion mechanism between engineered patches with host myocardium in vivo. It is envisioned that the results might advance the rapid development of biofabrication techniques from conventional structure fabrication to the fabrication of smart scaffolds with conductive and sensing functions.
心肌梗死是严重威胁人类生命健康的重大疾病,现有的工程化心肌补片由于缺乏电生理特性,从而无法与宿主心肌形成电信号导通而实现收缩同步,严重影响梗死心肌的功能恢复。本项目提出将导电传感功能融入传统心肌支架,通过多材料微纳3D打印技术实现导电传感心肌支架的一体化可控制造,为探索心肌梗死的发病机理与治疗提供新手段。重点研究导电传感心肌支架多尺度结构设计与优化分析方法,建立结构支撑、电刺激与生物传感多功能耦合的三维支架模型;探索导电传感心肌支架多模式、多材料、多尺度3D打印集成创新平台与工艺实现方法,满足支架纤维、导电纤维与纳米传感纤维的三维可控制造需求;研究导电传感支架促进心肌细胞定向生长与同步收缩的电刺激活化方法,探索工程化心肌补片电生理信号的分区传感技术以及与宿主心肌电信号的体内融合机制。研究结果将推动生物制造研究从传统支架结构制造向智能导电传感支架制造方向发展。

结项摘要

本项目提出了多材料生物微纳静电3D打印新方法,发明了大高度微纳纤维结构、近单细胞尺度活性水凝胶结构以及多尺度三维导电心肌支架的可控制造新技术;建立了微米纤维结构引导/约束心肌细胞定向排布生长与同步跳动新方法;研究了支架结构与电刺激对体外心肌组织功能的影响;开展了柔性导电微纳纤维支架修复心肌梗死的动物实验。在以下方面取得了研究进展:.(1)搭建了多材料、多尺度生物静电3D打印系统,发明了恒定电场强度、无静电排斥的大高度微米纤维结构精确沉积打印新技术;研发了海藻酸钠/牛纤维蛋白生物活性墨水,实现了最小水凝胶纤维尺寸<30微米、支持细胞铺展与定向生长的活性结构静电打印;.(2)提出了直线/曲线微米生物纤维与亚微米导电纤维复合的心肌支架静电打印方法,建立了微米纤维结构引导心肌细胞分层定向排布方法,验证了导电纤维、曲线柔性纤维对促进体外心肌细胞功能表达与同步跳动的积极作用; .(3)建立了静电打印微米纤维约束/诱导胶原水凝胶与心肌细胞定向排布新技术,实现了体外活性心肌组织的长时间高频同步跳动(120次/分钟);.(4)搭建了具有电刺激与电信号监测功能的体外心肌组织培养平台,研究了不同纤维形态与电刺激对体外活性心肌组织功能表达与同步跳动能力的影响规律;.(5) 建立心肌梗死模型,验证了柔性导电微纳纤维心肌支架对修复心肌梗死的有效性。.项目研究在国际权威期刊Small (IF=11.459,2篇), ACS Applied Materials and Interfaces (IF=8.758), Biofabrication (IF=8.213,4篇), Virtual and Physical Prototyping (IF=7.31,2篇), Acta Biomaterialia (IF=7.242),Nanoscale (IF=6.895)等国际期刊发表论文22篇,其中中科院一区论文14篇;授权中国发明专利9项;做大会或特邀报告5次;受邀担任国际SCI期刊Bio-Design and Manufacturing(IF: 4.05)和International Journal of Bioprinting副编辑,以第1完成人获教育部高等学校自然科学一等奖。本项目研究为推动生物3D打印技术从结构类组织制造向电传导类功能组织制造方向发展提供了技术方法基础。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Directed differentiation of BMSCs on structural/compositional gradient nanofibrous scaffolds for ligament-bone osteointegration
BMSCs在结构/成分梯度纳米纤维支架上的定向分化用于韧带-骨骨整合
  • DOI:
    10.1016/j.msec.2020.110711
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Materials Science and Engineering: C
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Nan Jiang;Jiankang He;Weijie Zhang;Dichen Li;Yi Lv
  • 通讯作者:
    Yi Lv
Microscale Electro-Hydrodynamic Cell Printing with High Viability
具有高活力的微型电流体动力细胞打印
  • DOI:
    10.1002/smll.201702626
  • 发表时间:
    2017-12-20
  • 期刊:
    SMALL
  • 影响因子:
    13.3
  • 作者:
    He, Jiankang;Zhao, Xiang;Li, Dichen
  • 通讯作者:
    Li, Dichen
Human-on-Leaf-Chip: A Biomimetic Vascular System Integrated with Chamber-Specific Organs
人体叶子芯片:与特定腔室器官集成的仿生血管系统
  • DOI:
    10.1002/smll.202000546
  • 发表时间:
    2020-04-24
  • 期刊:
    SMALL
  • 影响因子:
    13.3
  • 作者:
    Mao, Mao;Bei, Ho Pan;Zhao, Xin
  • 通讯作者:
    Zhao, Xin
Additively-manufactured poly-ether-ether-ketone (PEEK) lattice scaffolds with uniform microporous architectures for enhanced cellular response and soft tissue adhesion
增材制造的聚醚醚酮 (PEEK) 网格支架具有均匀的微孔结构,可增强细胞反应和软组织粘附
  • DOI:
    10.1016/j.matdes.2020.108671
  • 发表时间:
    2020-06-01
  • 期刊:
    MATERIALS & DESIGN
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Su, Yanwen;He, Jiankang;Yin, Zhanhai
  • 通讯作者:
    Yin, Zhanhai
Microscale electrohydrodynamic printing of conductive silver features based on in situ reactive inks
基于原位反应墨水的导电银特征的微尺度电流体动力印刷
  • DOI:
    10.1039/c7tc04114d
  • 发表时间:
    2018-01-14
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Lei, Qi;He, Jiankang;Li, Dichen
  • 通讯作者:
    Li, Dichen

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

仿生多材料复合增强骨软骨支架的制造及性能研究
  • DOI:
    10.3901/jme.2014.21.133
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    庄佩;连芩;李涤尘;贺健康;边卫国;王臻;靳忠民
  • 通讯作者:
    靳忠民
原位3-D打印技术的研究现状与未来
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国修复重建外科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贺健康;王振;马磊;靳忠民
  • 通讯作者:
    靳忠民
基于3-D打印技术的软骨修复及软骨下骨重建
  • DOI:
    10.7507/1002-1892.20140072
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国修复重建外科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张维杰;连芩;李涤尘;王坤正;靳忠民;边卫国;刘亚雄;贺健康;王玲
  • 通讯作者:
    王玲
软组织支架3D打印/压印成形工艺研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    西安交通大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贺健康;王玲;李涤尘;靳忠民
  • 通讯作者:
    靳忠民
基于3-D打印技术的韧带-骨复合支架制造与体内植入研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国修复重建外科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张文友;贺健康;李翔;刘亚雄;边卫国;李涤尘;靳忠民
  • 通讯作者:
    靳忠民

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

贺健康的其他基金

关节韧带-骨梯度支架仿生设计与复合制造方法研究
  • 批准号:
    51105298
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    27.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

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]
      
关闭
close
客服二维码