光固化丝素蛋白/硅酸盐生物活性陶瓷复合骨水泥的制备、优化和性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81701837
  • 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:
    H2809.医用生物材料与仿生材料
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Bone cements with controllable setting process, biocompatibility and bioactivity have significant application in hard tissue repairment. However, current bone cements with mono-component can hardly meet these requirements simultaneously. In the present program, we intend to combine a novel photocrosslinkable natural polymer--silk fibroin--with bioactive silicate bioceramics, which finally results in a serial of composite bone cements with the above mentioned multi-functions. Silicate bioceramics with different types, particle sizes and amount are incorporated into silk fibroin solution, respectively, to obtain silk fibroin/silicate bioceramic (SF/SiBioCer) composite bone cements with single or double network structures. Photocrosslinking process of each kind of composite bone cement is monitored to verify the feasibility of photocrosslinking of silk fibroin in the composite cements. Physicochemical properties including mechanical properties, behavior of ion release, degradability and ability to induce bone-like apatite mineralization are tested on each kind of composite bone cement to find out how fabrication parameters influence physicochemical properties. Thus, the optimal scheme can be provided for preparation of composite cements. Finally, the optimized composite bone cements are applied to bone regeneration by both in vitro and in vivo biological experiments. The present program will introduce a novel photocrosslinking system in the field of bone cements, which provides new ideas and references for preparation of multi-functional bone cements with controllable setting process, biocompatibility and bioactivity.
具有固化过程准确可控和生物相容性、生物活性良好的骨水泥材料在硬组织修复领域具有重要应用。然而,目前单一组分骨水泥难以同时满足上述多种性能要求。本项目拟将一种新颖的光固化天然生物材料丝素蛋白引入骨水泥领域,与具有良好生物活性的硅酸盐生物陶瓷结合,制备兼具固化过程准确可控、生物相容性和生物活性良好的复合骨水泥。通过改变硅酸盐生物陶瓷种类、粒径和含量等制备参数,获得具有单、双网络结构的丝素蛋白/硅酸盐生物活性陶瓷复合骨水泥,考察复合骨水泥体系中丝素蛋白光固化的可行性。研究复合骨水泥力学、离子释放、降解和诱导类骨磷灰石矿化等理化性能,揭示制备参数对复合骨水泥理化性能的影响规律,优化复合骨水泥的制备工艺。最后,评价优化的复合骨水泥体外和体内的成骨活性。本研究为骨水泥领域引入了一种新型光固化材料体系,对发展固化过程准确可控、并兼具生物相容性、生物活性的骨水泥提供新的思路和方法。

结项摘要

我国人口结构呈现逐步老龄化的趋势,这必然会伴随越来越多骨和牙齿等人体硬组织的疾病和损伤,对硬组织修复材料的需求将越来越多。骨水泥具有任意塑形、可注射和原位固化成型等特点,特别适用于复杂构造的缺损部位修复,目前临床上已经得到应用。丝素蛋白(SF)光固化材料最突出的特点是可自主控制交联反应的时间点、部位和固化程度,是一种准确可控的骨水泥固化形式。通过准确控制骨水泥的固化过程,可实现材料植入前性状稳定、植入后即刻固化的效果,避免因提前固化而失去可塑性、可注射性,或者因植入后病人移动、体液流动造成植入材料溃散。同时,丝素蛋白来源于天然高分子材料,原料与产物均具有良好的生物相容性,通过对丝素蛋白高分子链进行修饰,可以实现其光固化性能。本项目初步探究了影响丝素蛋白光固化的外界影响因素,给出了浓度、时间、光照强度与光固化行为之间的定性关系,并尝试在丝素蛋白分子链上通过化学改性,交联聚(L-丙交酯-乙交酯-ε-己内酯)以提高其力学性能;另一方面,本项目组制备了锶元素原位掺杂的硅酸二钙骨水泥和硅酸钙/磷酸镁复合骨水泥,对其结构、组成、理化及生物学性能进行了较系统的表征与评价,并初步研究了丝素蛋白/硅酸盐复合材料的光固化性能。该项目制备的锶掺杂的硅酸二钙骨水泥有望发展成为一种具有促进骨再生的自固化材料,硅酸钙/磷酸镁复合骨水泥具有作为某些承重部位骨修复的替代材料的潜能,用于骨缺损的修复。通过本项目的研究,项目组团队人员发表SCI收录论文9篇。

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(0)
Synthesis and Characterization of Terpolymers of poly(L-lactide-glycolide-ε-caprolactone)
聚(L-丙交酯-乙交酯-ε-己内酯)三元共聚物的合成与表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Macromolecular Science, Part B Physics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yun Yang;Wenjuan Liu;Jianjun Fang;Yunhui Zhao;Yanmin Zhao;Tianlong Huang;Jiale Cui;Wei Wu;Xiaofei Li;Zhihua Zhou
  • 通讯作者:
    Zhihua Zhou
Preparation and Degradation Behaviors of Poly(L-lactide-co-glycolide-co-ε-caprolactone)/1,4-butanediamine Modified Poly(lactic-co-glycolic acid) Blend Film
聚(L-丙交酯-共-乙交酯-共-ε-己内酯)/1,4-丁二胺改性聚(乳酸-共-乙醇酸)共混膜的制备及降解行为
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Macromolecular Science, Part B Physics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Ziwei Zhou;Zhihua Zhou;Wenjuan Liu;Tianlong Huang;Yanmin Zhao;Ping Chen;Dan Wang;Jianjun Fang
  • 通讯作者:
    Jianjun Fang
Preparation and Characterization of Poly(L-lactide-co-glycolide-co-ε-caprolactone)/Nano-biaoactive Glass-Nano-β-tricalcium Phosphate Composite Scaffolds
聚(L-丙交酯-共-乙交酯-共-ε-己内酯)/纳米生物活性玻璃-纳米-β-磷酸三钙复合支架的制备和表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Macromolecular Science, Part B Physics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Hailin Xie;Zhihua Zhou;Wenjuan Liu;Yanmin Zhao;Tianlong Huang;Ping Chen;Ziwei Zhou;Dan Wang;Jianglong Duan;Jianjun Fang
  • 通讯作者:
    Jianjun Fang
Preparation and Characterization of Poly(L-lactide-co-glycolide-co-ε-caprolactone) Porous Microspheres
聚(L-丙交酯-共-乙交酯-共-ε-己内酯)多孔微球的制备和表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Macromolecular Science, Part B Physics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chao Zhang;Zhihua Zhou;Wenjuan Liu;Tianlong Huang;Yanmin Zhao;Ping Chen;Ziwei Zhou;Dan Wang;Meiling Yi;Jianjun Fang
  • 通讯作者:
    Jianjun Fang
Strontium-Substituted Dicalcium Silicate Bone Cements with Enhanced Osteogenesis Potential for Orthopaedic Applications
具有增强骨生成潜力的锶替代硅酸二钙骨水泥,适用于骨科应用
  • DOI:
    10.3390/ma12142276
  • 发表时间:
    2019-07-02
  • 期刊:
    MATERIALS
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Liu, Wenjuan;Huan, Zhiguang;Chang, Jiang
  • 通讯作者:
    Chang, Jiang

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其他文献

社会-生态网络分析视角下的城市公园绿地管理耦合模式探究——以兰州市为例
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    西北师范大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王宁馨;王文瑞;刘文娟
  • 通讯作者:
    刘文娟
不确定下的管理者期权思维:一个基于复制实验的探讨
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    现代管理科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    廖飞;茅宁;刘文娟
  • 通讯作者:
    刘文娟
稀土铈、镧合金化对AZ91腐蚀行为的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    腐蚀科学与防护技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张鉴清;钟丽应;曹发和;张昭;刘文娟
  • 通讯作者:
    刘文娟
情绪概念加工与情绪面孔知觉的相互影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    心理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘文娟;沈曼琼;李莹;王瑞明
  • 通讯作者:
    王瑞明
不确定情境下的管理者期权思维:一个基于实验复制的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    现代管理科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    茅宁;刘文娟;廖飞
  • 通讯作者:
    廖飞

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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