“区域”干细胞定向诱导活性去细胞骨腱界面书页支架制备及其再生效应研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81902192
  • 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:
    H0603.骨、关节、软组织医用材料
  • 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

Bone-tendon interface (BTI) plays a vital role in transmitting and buffering stress during exercise, and characteristic bone-fibrocartilage-tendon structure is difficult to regenerate after BTI injury. Consequently, the regenerated BTI cannot effectively disperse stress, and is prone to re-injury. In the previous study, the applicant constructed a book-shaped acellular fibrocartilage scaffold with biomimetic property in morphological structure, which was determined to be able to promote the regeneration of BTI, but it lacks anti-stretching properties and region-dependent differentiation inducibility for stem cell, thus cannot promote the regeneration of bone-fibrocartilage-tendon structure effectively and simultaneously. To solve these problems, this project intends to prepare a book-shaped acellular bone-tendon scaffold (BABS) with morphological structure bionic, anti-stretching property and region-dependent differentiation inducibility for stem cell. Firstly, the BTI tissue was cut into book shape from the tendon end to bony end and parallel to the myotility direction, and then decellularized to acquire BABS. After that, collagen affinity peptide-BMP-2 (CAP-BMP-2), collagen affinity peptide-TGF-β3 (CAP-TGF-β3) and collagen affinity peptide-GDF-7 (CAP-GDF-7) were innovatively synthesized to respectively bind to the bone, fibrocartilage, and tendon regions of the BABS, so as to make it have the region-dependent differentiation inducibility for stem cell and sustained growth factor releasing ability. In-vitro studies are designed to determine its region-dependent differentiation inducibility for stem cell and sustained growth factor releasing ability. Meanwhile, the molecular mechanisms of stem cell differentiation will also be investigated. In addition, a new graft will be constructed by sandwiching BMSCs-sheets into the book page of this novel scaffold, and the regeneration effect of the graft was evaluated in-vivo. This project may provide a new treatment strategy for the regeneration of BTI injuries.
骨腱界面在运动中发挥着传递和缓冲应力的作用,其损伤后特征性骨-软骨-肌腱结构再生困难,因而不能有效分散应力,容易再撕裂。申请人前期构建了形态结构仿生的“书页状”去细胞纤维软骨支架。该支架虽有骨腱再生效应,但缺乏抗牵拉特性及“区域”干细胞诱导活性,无法同时再生骨-软骨-肌腱结构。为此,本项目拟沿着应力方向切割骨腱界面组织,脱细胞制备具有形态结构仿生及抗牵拉特性的去细胞骨腱界面书页支架。创新合成胶原结合特性的BMP-2、TGF-β3和GDF-7,分别靶向结合支架的骨、纤维软骨、肌腱区域,使其具有“区域”干细胞定向诱导活性及生长因子缓释能力,从而制备具有形态结构仿生、抗牵拉力、“区域”干细胞定向诱导活性的去细胞骨腱界面书页支架。体外研究明确该支架的区域干细胞定向诱导活性及作用分子机制。将BMSCs片包夹于支架书页间隙构建新型移植物,体内评估其骨腱再生效应。本项目实施将为骨腱再生提供新的治疗策略。

结项摘要

骨腱界面是机体肌腱/韧带与骨相连接移行的部位,发挥着传导和缓冲从肌腱/韧带到骨的机械应力的作用。典型的骨腱界面由肌腱/韧带、未钙化的纤维软骨层、钙化的纤维软骨层和骨四层梯度渐变的组织构成。在机体运动过程中,骨腱界面处于机械应力集中部位,因此容易遭受损伤。骨腱界面损伤修复发生在机体最软的组织(肌腱/韧带)和最硬的组织(骨)之间;同时损伤过程中或者手术治疗后骨腱界面结合部位纤维软骨层结构常常被破坏,由于该部位的血供差、再生能力弱,使得骨腱界面损伤修复过程十分缓慢而困难。如何有效促进梯度渐变的骨腱界面组织再生,从而加速骨腱界面损伤后的快速而优质的愈合,成为了运动医学研究领域极富挑战性的难题。.当今组织工程技术的发展为骨腱界面再生提供了新的思路。为此,本项目采用组织工程研究思路,进行了如下工作:1)采用犬冈下肌肌腱止点骨腱界组织,部分脱钙后,最大化保留抗牵拉力学性能的情况下切割为“书形”,创新搭建负压吸引装置,优化去细胞方案,制备出保留胶原、蛋白聚糖、抗牵拉力学性能的高仿生骨腱界面支架;2)合成具备胶原结合特性的BMP-2、胶原结合特性的TGF-β3 、胶原结合特性的GDF-7,区域化粘附于高仿生骨腱界面支架的骨、纤维软骨、肌腱区域,强化支架的“区域化”成骨、成软骨、成肌腱诱导效应;3)提取犬尿源干细胞,制备细胞片,包夹于诱导效应强化的高仿生骨腱界面支架构建新型组织工程骨腱界面移植物,在犬冈下肌肌腱止点损伤模型证实该组织工程移植物可有效地促进骨腱界面再生,进而加速骨腱界面损伤后生物力学性能恢复,为制定骨腱界面损伤修复新治疗策略提供科学依据。.项目实施以来,以第一作者或通讯作者(含共同)发表SCI论文9篇,以第一申请人授权国家发明专利3项。论文发表于Biomaterials、Bioactive Materials、eLife、Am J Sports Med、J Orthop Res、Stem Cells Int、Ann Transl Med杂志。已经授权与本项目直接相关国家发明专利4项(第一申请人3项)。联合培养博士生2名(已毕业),硕士生1名(在读)。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Cell-Free Book-Shaped Decellularized Tendon Matrix Graft Capable of Controlled Release of BMP-12 to Improve Tendon Healing in a Rat Model
能够控制释放 BMP-12 以改善大鼠模型肌腱愈合的无细胞书形脱细胞肌腱基质移植物
  • DOI:
    10.1177/0363546521994555
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
    AMERICAN JOURNAL OF SPORTS MEDICINE
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Xiao Han;Chen Yang;Li Muzhi;Shi Qiang;Xu Yan;Hu Jianzhong;Li Xing;Chen Can;Lu Hongbin
  • 通讯作者:
    Lu Hongbin
Functional decellularized fibrocartilaginous matrix graft for rotator cuff enthesis regeneration: A novel technique to avoid in-vitro loading of cells
用于肩袖附着点再生的功能性脱细胞纤维软骨基质移植物:避免细胞体外负荷的新技术
  • DOI:
    10.1016/j.biomaterials.2020.119996
  • 发表时间:
    2020-08-01
  • 期刊:
    BIOMATERIALS
  • 影响因子:
    14
  • 作者:
    Chen, Can;Chen, Yang;Lu, Hongbin
  • 通讯作者:
    Lu, Hongbin
Engineering an enthesis-like graft for rotator cuff repair: An approach to fabricate highly biomimetic scaffold capable of zone-specifically releasing stem cell differentiation inducers.
设计用于肩袖修复的附着点样移植物:一种制造能够区域特异性释放干细胞分化诱导剂的高度仿生支架的方法
  • DOI:
    10.1016/j.bioactmat.2021.12.021
  • 发表时间:
    2022-10
  • 期刊:
    Bioactive materials
  • 影响因子:
    18.9
  • 作者:
    Chen C;Shi Q;Li M;Chen Y;Zhang T;Xu Y;Liao Y;Ding S;Wang Z;Li X;Zhao C;Sun L;Hu J;Lu H
  • 通讯作者:
    Lu H
Application of Autogenous Urine-Derived Stem Cell Sheet Enhances Rotator Cuff Healing in a Canine Model
应用自体尿液干细胞片增强犬模型的肩袖愈合
  • DOI:
    10.1177/0363546520962774
  • 发表时间:
    2020-12-01
  • 期刊:
    AMERICAN JOURNAL OF SPORTS MEDICINE
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Chen, Yang;Xu, Yan;Chen, Can
  • 通讯作者:
    Chen, Can

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其他文献

Ab initio molecular dynamics study on microstructure and diffusion properties of CaF2-2.2NaF-AlF3 system
CaF2-2.2NaF-AlF3体系微观结构和扩散性能从头算分子动力学研究
  • DOI:
    10.1016/j.chemphys.2021.111294
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
    Chemical Physics
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    陈灿;李劼;罗若木;张红亮
  • 通讯作者:
    张红亮
冬虫夏草发生发育研究中存在的问题研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    北方园艺
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    税晓容;陈灿;丁元林;雷桅
  • 通讯作者:
    雷桅
山楂红酒香气成分的GC/MS分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Liquor-Making Science & Technology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高哲;潘玉雷;王贞强;康小虎;秦爱霞;贾亚楠;陈灿;崔同
  • 通讯作者:
    崔同
进口与国产黄芩苷对低氧性肺动脉平滑肌细胞 增殖影响的比较
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    广东医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何原;黄石安;陈灿;雷桅
  • 通讯作者:
    雷桅
地震灾区受灾典型小流域景观要素斑块特征——以北川县苏保河小流域为例
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    农学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘奕;陈灿;李键;林勇明
  • 通讯作者:
    林勇明

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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