纳米修饰可降解双层支架修复兔膝关节骨软骨缺损的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81401790
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 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:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Repair of osteochondral defects is one of challenging problems in orthopedics. There is no ideal method to repair it in clinical treatment. The studies show it is significantly promising to engineering osteochondral graft using biological scaffolds for repairing osteochondral defects in animal test. However, it has not developed the ideal biological scaffold materials, yet. In our previous study, bilayered scaffold was successfully fabricated to mimic osteochondral matrix with degradable poly(lactide-co-glycolide) (PLGA). Stem cells-seeded bilayered PLGA scaffold repaired the osteochondral defect well. But similar to most studies, biomechanical strength of neotissues was not excellent. Fortunately, Nano scaffolds materials could improve the interaction between cells and scaffold and provide more beneficial microenvironment to facilitate tissue regeneration. In the present study, bilayered PLGA scaffolds would be modified by using collagen nanofibers and nano-sized β-tricalcium phosphate fabricated successfully in previous study, promoting the biocompatibility and mechanical properties of bilayered scaffolds and better mimicking extracellular matrix. And the nano-modified bilayered PLGA scaffolds, seeded with stem cells from bone marrow of rabbit, would be researched in vitro and would be implanted the osteochondral defects in the knee joint of rabbit. The impact of the nano-modified scaffolds on prolification and differentiation of stem cells and the effect of repairing osteochondral defects would be evaluated by cytology, histology, molecular biology and biomechanical techniques. According to these, we would discuss the significance of nano-modification for PLGA scaffolds and analyze the mechanism of osteochondral repair. It would lay the foundation to build the ideal osteochondral tissue engineering and provide new strategies for repairing osteochondral defects in clinical treatment.
骨软骨缺损修复是骨科最具挑战性问题之一,临床治疗尚无理想方法。实验表明,生物支架构建组织工程骨软骨展示良好应用前景,但迄今尚未找到理想生物支架材料。我们前期研究利用可降解聚乙交酯-丙交酯(PLGA)制备双层支架仿生骨软骨基质,修复骨软骨缺损获得满意效果;但同大多研究结果类似,新生组织生物力学强度不理想。而纳米支架材料能促进细胞-支架相互作用,提供更有利微环境促进组织再生。因此,本项目拟将胶原纳米纤维及前期研究制备的纳米β-TCP修饰PLGA双层支架,以提高其生物相容性及力学性能,更好仿生细胞外基质;纳米修饰双层支架通过负载干细胞行体外实验,并植入兔膝关节骨软骨缺损模型,利用细胞学、分子生物学及生物力学等技术评价纳米修饰双层支架对干细胞增殖、分化影响及修复骨软骨缺损效果,探讨双层支架表面纳米修饰意义,分析骨软骨修复机制,为构建理想组织工程骨软骨奠定实验基础,为临床治疗骨软骨缺损提供新策略。

结项摘要

骨软骨缺损修复是骨科最具挑战性问题之一,临床治疗尚无理想方法。实验表明,生物支架构建组织工程骨软骨展示良好应用前景,但迄今尚未找到理想生物支架材料。本项目前期研究利用可降解聚乙交酯-丙交酯(PLGA)制备双层支架仿生骨软骨基质,修复骨软骨缺损获得满意效果;但同大多研究结果类似,新生组织生物力学强度不理想。而纳米支架材料能促进细胞-支架相互作用,提供更有利微环境促进组织再生。因此,本项目利用胶原纳米纤维及纳米HA修饰PLGA双层支架表面,成功制备纳米表面修饰PLGA双层支架,即nCol-PLGA/nHA-PLGA。通过对纳米修饰支架表征进行检测及负载BMSCs的体外实验,结果显示纳米修饰双层支架有利于细胞黏附、增殖,具有良好生物相容性,纳米表面修饰未对PLGA双层支架的孔隙率产生明显影响,具有更好的压缩模量等力学性能;纳米修饰双层支架通过负载BMSCs植入兔膝关节骨软骨缺损模型,16周后取出新生骨软骨组织,利用组织学、分子生物学、蛋白印迹以及micro-CT等技术评价纳米修饰双层支架负载BMSCs修复骨软骨缺损效果,结果显示纳米修饰双层支架对骨软骨缺损具有一定的修复作用,而支架负载BMSCs具有更好的修复效果。组织学染色可见透明软骨组织形成及软骨下小梁骨形成,支架逐渐降解,micro-CT可见新生骨软骨表面光整,软骨下骨局部少量缺损;通过Western Blot检测新生组织蛋白表达,发现Collagen type I和type II以及P-smad 1和Smad 2四个蛋白的表达增高与新生骨软骨形成一致,提示TGF-β1/Smad信号通路参与了骨软骨组织的再生修复。总之,本项目通过体外及动物体内实验,阐明了PLGA双层支架纳米表面修饰的意义及纳米修饰PLGA双层支架构建组织工程骨软骨具有良好修复作用,揭示了其修复骨软骨缺损部分机制,为构建理想组织工程骨软骨奠定了实验基础,为临床治疗骨软骨缺损提供了新策略。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
关节镜下爱惜邦缝线锚钉固定法治疗新鲜前交叉韧带胫骨止点撕脱骨折
  • DOI:
    10.3760/cma.j.issn.1001-8050.2016.07.010
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中华创伤杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    段平国;郭润生;程明;周通华;徐屹;戴闽
  • 通讯作者:
    戴闽
单一生物材料聚乳酸/羟基乙酸共聚物构建组织工程骨软骨的可行性
  • DOI:
    10.3969/j.issn.2095-4344.2017.34.003
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国组织工程研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    段平国;郭润生;余兴元;潘震;李晓峰;李虎;刘俊;姚浩群
  • 通讯作者:
    姚浩群

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其他文献

Let-7a对尤文肉瘤干细胞恶性表型的影响及其可能的机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    肿瘤
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄路;许江;熊家超;周荣平;冯凌譞;吴亮;段平国;韩智敏;张中卒;曹凯
  • 通讯作者:
    曹凯
Lenke 2型青少年特发性脊柱侧弯患者术后双肩失平衡的风险因素分析
  • DOI:
    10.13406/j.cnki.cyxb.001152
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    重庆医科大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周松;邹璇;潘志敏;庞龙;谢世明;戴闽;韩智敏;张斌;黄江;段平国;刘家明;松本守雄;曹凯
  • 通讯作者:
    曹凯
Lenke 2 型青少年特发性脊柱侧弯患者 术后双肩失平衡的风险因素分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    重庆医科大学学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    周松;邹璇;潘志敏;庞龙;谢世明;戴闽;韩智敏;张斌;黄江;段平国;刘家明;松本守雄;曹凯
  • 通讯作者:
    曹凯

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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