微量元素微纳结构表面组装载药微球支架协同作用主动调控骨再生研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51572228
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0210.无机非金属类生物材料
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

It is a key factor for bone repair to regulate cell behaviors effectively and promote bone tissue growth so that the bone defects are repaired rapidly. The existing biomaterials including porous calcium phosphate scaffolds with the property of osteoinduction are still lack of the capacity to regulate cells actively and to promote bone regeneration rapidly. The main drawback to apply bone growth factors in repair of bone defects is the difficulty to control their dose and acting duration and also unable to bound their acting scope, etc. Therefore, this application is aimed at solving the bottleneck problem of porous scaffolds of calcium phosphate and titanium lack of initiative regulation of tissue regeneration. By the technology of hydrothermal synthesis and template agents to control surface growth, the calcium phosphate layers with micro-/nano- structures grow on the pore surfaces of scaffolds in which the trace elements with special biofunction are introduce so as to modify the biofunctional properties of scaffolds themselves. Different biological growth factors loaded separately inside struts of scaffolds, micro- and nano-structures of pore surface and polymer microshperes are staggered in time for delivery. The bone replacement scaffolds with micro-/nano- structures containing trace elements and combining drug-loaded microspheres are thereby fabricated in order to actively regulate bone regeneration with the help of synergistic effect of multi-factors. The main respects for the proposed research are addressed on technologies of loading bioactively growth factors into different parts of scaffolds and staggering the time release of growth factors with synergistic effect of micro-/nano- structures containing trace elements. Finally, the purpose of rapid bone regeneration with the replacement of bone defects is achieved.
骨修复的关键是有效调控细胞行为、促进缺失部位骨组织快速修复,而现有生物材料包括具有骨诱导性的磷酸钙类多孔支架,仍缺乏主动调控细胞行为迅速促进骨再生的能力。单纯应用骨生长因子的主要缺点是剂量和作用时间难以控制,同时也难以约束其作用范围等。因此,本申请拟针对磷酸钙和钛支架缺乏主动调控组织再生能力的瓶颈问题,通过应用水热合成及模板剂调控表面生长技术,改造支架本身构建表面微纳结构并引入生物功能微量元素;利用支架骨架、微纳结构表面和高分子微球,分别装载骨相关生长因子,实现多重生长因子的错时释放。由此制造微量元素微纳结构表面组装载药微球支架协同作用主动调控骨再生的骨替换支架体系,着力改造和提升传统生物材料的生物功能性。重点解决生物因子在支架空间不同部位的活性组装技术、多种因子错时释放及其微量元素微纳结构协同作用实现对多种细胞行为调控的关键技术,达到促进骨组织迅速再生修复骨缺失的目的。

结项摘要

骨修复的关键是有效调控细胞行为、促进缺失部位骨组织快速修复,而现有生物材料包括具有骨诱导性的磷酸钙类多孔支架,仍缺乏主动调控细胞行为迅速促进骨再生的能力。因此,项目针对磷酸钙和钛支架缺乏主动调控组织再生能力的瓶颈问题,拟通过材料工程技术构建多级孔隙结构支架,包括宏观多孔结构和孔隙表面微纳结构,同时在多级结构支架上入生物功能微量元素和组装载药高分子微球,由此制造微量元素微纳结构表面组装载药微球支架协同作用主动调控骨再生的骨替换支架体系,研究材料学因素协同作用调控细胞行为机制促进骨组织修复规律,着力改造和提升传统生物材料的生物功能性,达到促进骨组织迅速再生修复骨缺失的目的。其科学意义在于揭示材料因素及其协同生物因子多重释放对细胞调控和促进组织再生的作用规律,为发展针对新一代组织再生材料的临床应用奠定科学基础。.围绕项目研究目标,完成了多种特殊宏孔结构支架构建及其孔隙表面微纳结构修饰,并将微量生命元素掺杂到多级结构支架,利用装载多种药物的高分子微球,将多重生物因子固载于多级结构支架,获得了多重生物因子的体内外错时释放多级结构含微量元素的多孔复合骨修复支架体系,揭示了支架体系材料因素、控释生长因子错时释放规律及其协同作用对细胞行为的影响规律,以及多孔复合骨修复支架体系促进再生组织随时间的衍化规律,为其临床应用提供了依据。.项目期间,已发表期刊上发表论文22篇(其中SCIE检索论文20篇),邀请境外国家和中国台湾地区专家到校交流7人次,国内外学术交流20人次,申请和获得授权国家发明专利8项;正汇总资料组织申报省科技成果奖1项。同时,已培养博士毕业生6名、硕士毕业生7名。项目主持人当选国际生物材料科学与工程学会联合会生物材料科学与工程Fellow、中国生物医学工程学会生物材料分会侯任主任委员和中国生物材料学会生物陶瓷分会副主任委员。

项目成果

期刊论文数量(21)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(8)
Porous hydroxyapatite scaffolds containing dual microspheres based on poly(lactide-co-glycolide) and chitosan for bone regeneration
用于骨再生的含有基于聚(丙交酯-共-乙交酯)和壳聚糖的双微球的多孔羟基磷灰石支架
  • DOI:
    10.1016/j.matlet.2016.11.098
  • 发表时间:
    2017-02
  • 期刊:
    Materials Letters
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Wang Qin;Li Jinyu;Xu Taotao;Lu Xiaoying;Zhi Wei;Weng Jie
  • 通讯作者:
    Weng Jie
Ectopic osteogenesis and angiogenesis regulated by porous architecture of hydroxyapatite scaffolds with similar interconnecting structure in vivo.
体内具有相似互连结构的羟基磷灰石支架的多孔结构调控异位成骨和血管生成
  • DOI:
    10.1093/rb/rbw031
  • 发表时间:
    2016-10
  • 期刊:
    Regenerative biomaterials
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Li J;Zhi W;Xu T;Shi F;Duan K;Wang J;Mu Y;Weng J
  • 通讯作者:
    Weng J
钛表面微纳结构制备及原位沉积磷酸钙
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    西部医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    肖东琴;谭震;翁杰;匙峰;冯刚
  • 通讯作者:
    冯刚
Enhancement of osteogenesis using a novel porous hydroxyapatite scaffold in vivo and vitro
使用新型多孔羟基磷灰石支架在体内和体外增强成骨作用
  • DOI:
    10.1016/j.ceramint.2018.08.249
  • 发表时间:
    2018-12-01
  • 期刊:
    CERAMICS INTERNATIONAL
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Ren, Xiaohua;Tuo, Qiang;Mu, Yandong
  • 通讯作者:
    Mu, Yandong
Cation Channel Transient Receptor Potential Vanilloid 4 Mediates Topography-Induced Osteoblastic Differentiation of Bone Marrow Stem Cells
阳离子通道瞬时受体电位 Vanilloid 4 介导地形诱导的骨髓干细胞成骨细胞分化
  • DOI:
    10.1021/acsbiomaterials.9b01237
  • 发表时间:
    2019-12-01
  • 期刊:
    ACS BIOMATERIALS SCIENCE & ENGINEERING
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Hou, Wenqing;Fu, Hong;Weng, Jie
  • 通讯作者:
    Weng, Jie

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其他文献

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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    翁杰
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  • 发表时间:
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  • 作者:
    张涛;高杰维;屈树新;李茂红;翁杰
  • 通讯作者:
    翁杰

其他文献

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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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