贻贝样纳米结构增益干细胞旁分泌效应促进糖尿病骨缺损修复的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81902195
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0604.骨、关节、软组织损伤与修复
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Diabetic bone defect is the focus and difficulty in orthopedics because of its slow healing rate, high incidence of delayed healing or non-union. The paracrine effect of mesenchymal stem cells (MSCs) has been demonstrated to change the immune microenvironment, promote angiogenesis, and accelerate bone regeneration. In this case, improving the paracrine effect of MSCs has become a hot research topic in bone tissue engineering. However, how to develop the bone repair materials with superior properties still remains a significant challenge, such as safe, efficient and enhanced the paracrine function of MSCs. Recent findings highlight the importance of topographical cues from these materials in modulating the paracrine functions of MSCs and this will possible be a new strategy to cure diabetic segmental bone defect. We previously found that mussel-like nanostructures formed by polydopamine-coating could promote the expression of immunomodulatory and vascular factors, as well as the secretion of exosomes from MSCs. In view of this, we speculate that mussel-like nanostructures could enhance the paracrine effect of MSCs and promote the repair of diabetic bone defects. To validate this hypothesis, we developed functionalized SDF-1 adsorbed, three-dimensional-printed bioceramic (BC) scaffolds with mussel-inspired surface by polydopamine-coating in order to regulate the paracrine behavior of MSCs. The biological properties and osteogenic activity of the composite scaffolds will be systematically investigated by in vitro and in vivo experiments. Additionally, the probable mechanism of the mussel-like nanostructures regulating the paracrine function of MSCs will be explored. The implementation of this project will provide the experiment evidence for constructing novel scaffolds in diabetic bone defect treatment.
糖尿病骨缺损是骨科临床治疗中的重点和难点。针对这一难题,调控间充质干细胞(MSCs)旁分泌效应改善骨缺损处免疫微环境、促进血管生成、加快骨再生已成为当前骨组织工程的研究热点,但是如何构建安全、高效且能增益干细胞旁分泌效应的骨修复材料仍需探索。据研究报道,生物材料表面改性能够促进MSCs的旁分泌效应,我们前期工作发现聚多巴胺化表面修饰形成的贻贝样纳米结构能够促进MSCs内免疫调节和促成血管因子的表达以及外泌体的分泌。鉴此,我们推测贻贝样纳米结构能够增益MSCs旁分泌效应促进糖尿病骨缺损的修复。在预实验的基础上,本研究拟结合3D打印及表面修饰工艺,制备吸附基质细胞衍生因子(SDF-1)的聚多巴胺化生物玻璃复合支架(SDF-1@DOPA-BC),通过系统性研究该复合支架在干细胞募集以及免疫调控、促血管生成等旁分泌效应中的促进作用及可能的分子机制,为构建新型糖尿病骨缺损修复材料提供实验依据。

结项摘要

本项目成功构建3D生物打印的复合支架调控免疫微环境加快血管化再生从而促进骨缺损修复。通过3D打印及表面修饰工艺成功制备DOPA-BC支架,SEM检测显示支架表面上有均匀的贻贝样纳米层。实验结果表明,具有贻贝仿生样纳米结构表面修饰的生物支架具备调节MSC中与炎症和血管生成有关细胞因子分泌的功能。此外,FAK信号参与贻贝仿生样纳米结构的旁分泌调节功能,并影响Ad-MSCs的免疫调节特性。本研究为组织工程领域促成血管成骨生物活性材料的构建进行了有益的探索和尝试,为解决临床骨缺损修复问题的血管化植骨材料转化应用奠定基础。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
3D bio-printed biphasic scaffolds with dual modification of silk fibroin for the integrated repair of osteochondral defects
丝素蛋白双重修饰的3D生物打印双相支架用于骨软骨缺损的综合修复
  • DOI:
    10.1039/d1bm00535a
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Biomaterials Science
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Deng Changxu;Yang Jin;He Hongtao;Ma Zhenjiang;Wang Wenhao;Zhang Yuxin;Li Tao;He Chuanglong;Wang Jinwu
  • 通讯作者:
    Wang Jinwu
3D bioprinting of proangiogenic constructs with induced immunomodulatory microenvironments through a dual cross-linking procedure using laponite incorporated bioink
使用合成锂皂石的生物墨水通过双交联程序对具有诱导免疫调节微环境的促血管生成结构进行 3D 生物打印
  • DOI:
    10.1016/j.compositesb.2021.109399
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Composites Part B: Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhenjiang Ma;Hongtao He;Changxu Deng;Ya Ren;Dezhi Lu;Wentao Li;Xin Sun;Wenhao Wang;Yuxin Zhang;Yuanjing Xu;Xiaojun Zhou;Liang Zhou;Jingsheng Lin;Tao Li;Tao Wu;Jinwu Wang
  • 通讯作者:
    Jinwu Wang
Three-dimensional bioprinting of multicell-laden scaffolds containing bone morphogenic protein-4 for promoting M2 macrophage polarization and accelerating bone defect repair in diabetes mellitus
含有骨形态发生蛋白4的多细胞支架的三维生物打印促进M2巨噬细胞极化并加速糖尿病骨缺损修复
  • DOI:
    10.1016/j.bioactmat.2020.08.030
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Bioactive Materials
  • 影响因子:
    18.9
  • 作者:
    Xin Sun;Zhenjiang Ma;Xue Zhao;Wenjie Jin;Chenyu Zhang;Jie Ma;Lei Qiang;Wenhao Wang;Qian Deng;Han Yang;Jinzhong Zhao;Qianqian Liang;Xiaojun Zhou;Tao Li;Jinwu Wang
  • 通讯作者:
    Jinwu Wang
Bioprinted Constructs that Mimic the Ossification Center Microenvironment for Targeted Innervation in Bone Regeneration
模拟骨化中心微环境的生物打印结构,用于骨再生的定向神经支配
  • DOI:
    10.1002/adfm.202109871
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Advanced Functional Materials
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Li Wentao;Miao Weiqiang;Liu Yihao;Wang Tianchang;Zhang Yuxin;Wang Wenhao;Lu Dezhi;Zhou Xianhao;Jiao Xin;Jia Xinlin;Lin Yixuan;Li Yuchen;He Hongtao;Mao Yuanqing;Ma Zhenjiang;Li Tao;Wang Jinwu
  • 通讯作者:
    Wang Jinwu

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  • 通讯作者:
    李涛

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3D打印粘弹性支架通过促进感觉神经元分泌CGRP改善糖尿病骨再生免疫微环境的机制研究
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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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