基于MMP酶识别活性多肽调控凝胶降解和细胞铺展空间的基质功能化与骨的组装构建

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51273121
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    79.0万
  • 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:
    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

This research aims to optimize the microenvironments of cell-laden hydrogels and to build osteo-like structure in bottom-up approach by the directed assembly of cell-laden microhydrogels. Based on the characteristics of anchorage-dependant cells (ADCs) like osteoblasts,which require attachment to a substrate to survival, this research will firstly try to establish a microenvironment to supply space for cell spreading and adhensive sites for cell adhension thus to establish cell survival, and then construct the biomimetic structure of bone tissue by cell-laden microhydrogels assmbly. The focus of this study is to manipulate the hydrogle degradation mediated by matrix metalloproteinase family (MMPs) sensitive peptides and the resulted micro-space for cell spreading. A photo crosslinkable hyaluronic acid (HA) will be used as the main network in the hydrogel, and MMPs sensitive peptides will be composited to form the 2nd network in the hydrogel, and then the composite hydrogel is MMPs sensitive degradable. In this system, the rapid degradation of peptides networks mediated by MMPs secreted by cells themselves will creat cavities for cell spreading and reduce the limitation to cells by the hydrogel networks, and the "rigid" networks by HA will promise the little constraction of the space to support cell spreading. The degradation of the hydrogel networks is tunable by the amounts of peptides composited. At the same time, the chemical environment for cell adhension or differentiation can be obtained by modification of HA by RGD peptides and other growth factor-like peptides. Thus a functional matrix for cell adhension, spreading and differentiation will be established in the hydrogels. Based on this optimazation of hydrogel environment, construction of bone tisue will be performed by mimicking the structure of osteon by assembly of cell-laden microhydrogels. Further assembling the osteon-like units, macro bone tissue constructions will be obtained. With microchannels acting as vascular vessels and osteoblasts area acting as bony structure around channels, this assembly is likely to realize structural biomimetic and finally reach the functional biomimetic of bone tissue.
本项目研究用于单元组装构建仿生骨组织的凝胶功能化及骨组织的组装构建。针对成骨细胞等贴壁型细胞的粘附铺展特点,构建适宜于细胞粘附和三维铺展的粘附位点和空间微环境,再利用单元制造和组装技术构建骨的仿生结构。重点研究金属基质蛋白酶(MMPs)识别的可降解活性多肽调控下的凝胶降解行为及微空间构建,以具有光交联活性的透明质酸为主体凝胶,通过具有MMP识别活性的多肽与透明质酸形成双网络结构,获得细胞酶调控降解的水凝胶,在该体系中,多肽网络被细胞酶快速降解降低对细胞的束缚,透明质酸网络的低收缩性提供空间"支撑"作用,从而为细胞铺展提供空间,网络的降解行为可通过降解肽的引入量调整。同时,通过含细胞粘附活性位点等功能性多肽对凝胶的化学修饰,获得凝胶中细胞的粘附及分化功能。在此基础上,结构仿生制造细胞微凝胶单元,组装获得成骨与成血管的功能组合的骨单位,进一步多级组装,为获得仿骨结构和功能的骨组织奠定基础。

结项摘要

本项目探索了用于单元组装构建仿生骨组织的凝胶功能化及骨组织的组装构建。针对成骨细胞等贴壁型细胞的粘附铺展特点,重点围绕构建适宜于细胞粘附和三维铺展的粘附位点和空间微环境,以及基于单元制造和组装技术构建骨的仿生结构展开了研究工作。获得了一系列基于天然高分子水凝胶的甲基丙烯酸化改性的材料体系,其光交联特性方便凝胶的微单元制造与组装,活性双键的引入利于凝胶分子的改性。设计制备了具有细胞粘附活性的多肽片段,以及具有金属基质蛋白酶(MMPs)降解活性的多肽序列,通过活性多肽对凝胶高分子的接种改性,获得了一系列既具有细胞粘附活性又具有细胞分泌酶降解活性的凝胶材料,显著促进了凝胶中细胞的铺展、粘附、增殖和分化等功能表达;研发的材料体系除可用于本研究的组织微制造技术外,还可广泛用于细胞载体、组织工程构建,为组织工程提供新型功能化载体材料。同时,基于微制造技术和“自下而上”组装对类似骨单位的血管内皮细胞/成骨细胞分层分布的仿生结构,实现了微米尺度范围内骨组织的精细结构仿生,对于多种复杂组织的仿生构建提供广泛基础和借鉴,具有重要科学意义和广泛应用前景。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Synthesis of hollow hydroxyapatite nanospheres by the control of nucleation and growth in a two phase system
通过控制两相体系中的成核和生长合成空心羟基磷灰石纳米球
  • DOI:
    10.1039/c4cc05088f
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Chemical Communications
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Zhao Huan;Zhu Yu-Da;Sun Jing;Wei Dan;Wang Ke-Feng;Liu Ming;Fan Hong-Song;Zhang Xing-Dong
  • 通讯作者:
    Zhang Xing-Dong
Vascularization in Engineered Tissue Construct by Assembly of Cellular Patterned Micromodules and Degradable Microspheres
通过细胞图案化微模块和可降解微球的组装实现工程组织构建中的血管化
  • DOI:
    10.1021/acsami.6b15697
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Zhong Meiling;Wei Dan;Yang You;Sun Jing;Chen Xuening;Guo Likun;Wei Qingrong;Wan Yizao;Fan Hongsong;Zhang Xingdong
  • 通讯作者:
    Zhang Xingdong
Photo-Cross-Linkable Methacrylated Gelatin and Hydroxyapatite Hybrid Hydrogel for Modularly Engineering Biomimetic Osteon
用于模块化工程仿生骨的光交联甲基丙烯酸明胶和羟基磷灰石混合水凝胶
  • DOI:
    10.1021/acsami.5b01433
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Yicong Zuo;Xiaolu Liu;Dan Wei;Jing Sun;Wenqian Xiao;Huan Zhao;Likun Guo;Qingrong Wei;Hongsong Fan;Xingdong Zhang
  • 通讯作者:
    Xingdong Zhang
微尺度组织工程与组织结构的组装构建
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国材料进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙静;肖文谦;范红松
  • 通讯作者:
    范红松
'One-pot' synthesis of multifunctional GSH-CdTe quantum dots for targeted drug delivery
用于靶向药物输送的多功能 GSH-CdTe 量子点的“一锅法”合成
  • DOI:
    10.1088/0957-4484/25/23/235101
  • 发表时间:
    2014-06-13
  • 期刊:
    NANOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Chen, Xiaoqin;Tang, Yajun;Fan, Hongsong
  • 通讯作者:
    Fan, Hongsong

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其他文献

磷酸钙相组成对类骨单位复合骨支架的影响(英文)
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    --
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    2016
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  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
    张兴栋
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    谭言飞;范红松;张兴栋
  • 通讯作者:
    张兴栋
BMSCs种植双相复合支架修复兔关节软骨及软骨下骨缺损
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    孙静

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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]
      
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