具有可调荧光特性的单分散超小生物活性玻璃纳米体系构筑及干细胞行为调控和成像基础研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51502237
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 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:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

It has become an attractive yet a very challenging topic in nanomedicine to develop biodegradable and highly biocompatible inorganic nanomaterials with multi-functionalities. The nano-size effects for biology and wide biomedical applications of conventional bioceramics nanomaterials are still not explored well due to their big size (usually above 200 nm) and poor monodispersity. In this proposal, a series of novel biodegradable ultra-small (10-100nm) and monodispersed sol-gel bioactive glass nanoparticles (BGNs) with stem cells imaging and differentiation mediation abilities are developed. More specifically, bioactive glasses nanoparticles with highly controlled ultra-small size, morphology and monodispersity are fabricated taking the advantage of amphipathic poly (siloxane) templating techniques. The highly tunable photoluminescent properties of BGNs and stem cells imaging are achieved by doping of rare-earth elements. The differentiation control of bone marrow stem cells is carried out through nanoscale effects and functional ions release. Also those needed to be investigated include the effects and mechanism of synthetic conditions on the nano-size and nanostructure of BGNs, the relationships between the composition, structure, and properties of the materials, and the influences and mechanism of the rare-earth doping on the nanostructure, biodegradability, ions releasing behavior, fluorescent emissions, cell uptake and cytotoxicity, stem cells differentiation control and imaging of the materials. In summary, this project aims at developing novel multifunctional bioactive nanomaterials for bone tissue repair and bio-imaging applications, which evokes new ideas for developing a diversity of biodegradable and functional inorganic nanoscale bioactive materials based on our theoretical understandings.
开发具有生物相容性好、可降解、多功能无机纳米生物材料是目前纳米医学研究的热点和难点。传统生物陶瓷纳米材料由于尺寸大(200nm以上)、单分散性差、功能单一限制其广泛的生物医学应用。本项目拟研发一系列可降解的,具有荧光成像、分化调控功能的新型单分散溶胶-凝胶生物活性玻璃纳米粒(BGN)。采用双亲性聚硅氧烷模板调制技术制备小尺寸(10-100nm)、形貌、单分散性高度可控的BGN,利用稀土元素掺杂实现材料可调光致发光和干细胞成像应用,通过纳米尺寸效应和功能离子释放调控骨髓干细胞分化行为;研究材料纳米尺寸和纳米结构的控制规律和机制,组成-结构-性能关系;深入研究稀土掺杂对材料结构、降解、离子释放、荧光发射、细胞摄入和毒性、干细胞分化调控和成像的影响规律和机理。本项目将研制出可用于高效骨修复和生物成像领域的新型生物材料,并为开发新型可降解功能纳米材料提供重要的理论基础。

结项摘要

开发具有生物相容性好、可降解、多功能无机纳米生物材料是目前纳米医学研究的热点和难点。传统生物陶瓷纳米材料由于尺寸大(200nm以上)、单分散性差阻碍其纳米生物响应的发挥,且功能单一限制其广泛的生物医学应用。本项目研发了一系列可降解的,具有细胞成像、成骨分化调控功能的新型单分散溶胶-凝胶生物活性玻璃纳米粒(BGN);采用模版技术和乳化技术合成了小尺寸、单分散性高度可控的BGN,利用稀土元素掺杂实现材料可调荧光发射(400~700nm)和细胞成像应用; 通过表面改性装载miRNA实现对干细胞成骨分化的有效调控;发现BGN材料可以通过金属离子与基因配位作用实现对核酸基因的有效装载和细胞内递送,实现了BGN和基因协同促进骨组织再生;采用分子生物学技术弄清楚了BGN材料可以通过激活TGF-bata信号通路促进脂肪干细胞的成骨分化的生物学机制。本项目研制出可用于高效骨修复和生物成像领域的新型生物活性材料,并为开发新型可降解功能纳米生物活性材料提供新的研究思路。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Synthetic θ‐Defensin Antibacterial Peptide as a Highly Efficient Nonviral Vector for Redox‐Responsive miRNA Delivery
合成α防御素抗菌肽作为氧化还原反应响应 miRNA 传递的高效非病毒载体
  • DOI:
    10.1002/adbi.201700001
  • 发表时间:
    2017-12
  • 期刊:
    Advanced Biosystems
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Yu Meng;Yan Jin;He Wangxiao;Li Chenyu;Ma Peter X;Lei Bo
  • 通讯作者:
    Lei Bo
Intrinsic Ultrahigh Drug/miRNA Loading Capacity of Biodegradable Bioactive Glass Nanoparticles toward Highly Efficient Pharmaceutical Delivery
可生物降解的生物活性玻璃纳米颗粒的内在超高药物/miRNA负载能力,可实现高效药物输送
  • DOI:
    10.1021/acsami.6b13874
  • 发表时间:
    2017-03-15
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Yu, Meng;Xue, Yumeng;Lei, Bo
  • 通讯作者:
    Lei, Bo
3D Printing Nanoscale Bioactive Glass Scaffolds Enhance Osteoblast Migration and Extramembranous Osteogenesis through Stimulating Immunomodulation
3D打印纳米级生物活性玻璃支架通过刺激免疫调节增强成骨细胞迁移和膜外成骨
  • DOI:
    10.1002/adhm.201800361
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Advanced Healthcare Materials
  • 影响因子:
    10
  • 作者:
    Zhao Fujian;Xie Weihan;Zhang Wen;Fu Xiaoling;Gao Wendong;Lei Bo;Chen Xiaofeng
  • 通讯作者:
    Chen Xiaofeng
Optimizing surface-engineered ultra-small gold nanoparticles for highly efficient miRNA delivery to enhance osteogenic differentiation of bone mesenchymal stromal cells
优化表面工程超小金纳米粒子,实现高效 miRNA 递送,增强骨间充质基质细胞的成骨分化
  • DOI:
    10.1007/s12274-016-1265-9
  • 发表时间:
    2017-01-01
  • 期刊:
    NANO RESEARCH
  • 影响因子:
    9.9
  • 作者:
    Yu, Meng;Lei, Bo;Ma, Peter X.
  • 通讯作者:
    Ma, Peter X.
Monodispersed Bioactive Glass Nanoparticles Enhance the Osteogenic Differentiation of Adipose-Derived Stem Cells through Activating TGF-Beta/Smad3 Signaling Pathway
单分散生物活性玻璃纳米颗粒通过激活 TGF-Beta/Smad3 信号通路增强脂肪干细胞的成骨分化
  • DOI:
    10.1002/ppsc.201800087
  • 发表时间:
    2018-07-01
  • 期刊:
    PARTICLE & PARTICLE SYSTEMS CHARACTERIZATION
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Guo, Yi;Xue, Yumeng;Lei, Bo
  • 通讯作者:
    Lei, Bo

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基于多层次集对分析的退役铀尾矿库区浅层地下水污染风险评价
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    房琦
基于对应分析模型的隧道纵向裂缝主成因分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    王睿
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  • 发表时间:
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  • 通讯作者:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    李玉领

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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

        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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