基于胶原自组装/矿化协同策略制备掺锶矿化胶原支架修复骨缺损

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31870947
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    59.0万
  • 负责人：
    张旭
  • 依托单位：
    天津医科大学
  • 学科分类：
    C1002.生物材料与生物效应
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The excellent mechanical and biological functions of mineralized collagen fibers are closely related to the intrafibrillar mineralization of collagen fibers. At present, in vitro intrafibrillar mineralization of collagen mainly rely on amorphous calcium phosphate(ACP) nanoparticles stabilized by non-collagenous proteins(NCPs) analogues, and enter the collagen fibers for intrafibrillar mineralization following collagen self-assembly(MFS). However, the MFS mineralization model fails to fully explain the mechanism of mineralization of collagen fibers in vivo and is not suitable for the incorporation of trace elements into collagen scaffolds. In this project, by summarizing the current mechanisms of intrafibrillar mineralization of collagen and self-assembly mechanism of collagen, it is proposed to use amphoteric polycarboxylate carboxymethyl chitosan (CMC) as a biomimetic analogue of NCPs to stabilize ACP(pH<isoelectric point) under acidic conditions to perform synchronous self-assembly/mineralization of collagen(SSM). In addition, strontium will be incorporated into the mineralized collagen scaffold with SSM mode, which makes it more capable of promoting osteogenesis and inhabiting osteoclastogenesis and regulating immune microenvironment. By studying the SSM model, we can further elucidate the rules of biomineralization in vivo and obtain a new biomimetic mineralization strategy that incorporates trace elements into mineralized collagen scaffolds, so as to solve bone defects or insufficiency of bone in the clinical practices of oral and maxillofacial surgery and implantology.
矿化胶原纤维优异的力学和生物学功能与胶原纤维内矿化密不可分。目前，体外胶原纤维内矿化主要靠非胶原蛋白(NCPs)类似物稳定的无定形磷酸钙(ACP)纳米颗粒在胶原完成自组装后进入胶原纤维内部实现纤维内矿化(MFS)。但是，MFS矿化模型未能完全解释体内胶原纤维内矿化的机制，也不适于将微量元素掺入胶原支架。本课题通过对现有胶原纤维内矿化和胶原自组装机制的梳理，提出使用两性聚电解质羧甲基壳聚糖(CMC)作为NCPs仿生类似物在酸性条件下稳定ACP(pH<等电点)，进行胶原自组装和ACP纳米颗粒进入胶原纤维内部协同完成的矿化模式(SSM)。同时将锶以SSM模式掺入矿化胶原支架，从而使其具有更强的促进成骨抑制破骨和调节免疫微环境能力。通过研究SSM模式，可以进一步阐明体内生物矿化的规律并获得将微量元素掺入矿化胶原支架的新仿生矿化策略，用于解决口腔颌面外科临床面对的骨缺损或种植骨量不足等问题。

结项摘要

矿化胶原纤维优异的力学和生物学功能与胶原纤维内矿化密不可分。目前，体外胶原纤维内矿化主要靠非胶原蛋白(NCPs)类似物稳定的无定形磷酸钙(ACP)纳米颗粒在胶原完成自组装后进入胶原纤维内部实现纤维内矿化(MFS)。但是，MFS矿化模型未能完全解释体内胶原纤维内矿化的机制，也不适于将微量元素掺入胶原支架。本课题通过对现有胶原纤维内矿化和胶原自组装机制的梳理，提出使用两性聚电解质羧甲基壳聚糖(CMC)作为NCPs仿生类似物在酸性条件下稳定ACP(pH<等电点)，进行胶原自组装和ACP纳米颗粒进入胶原纤维内部协同完成的矿化模式(SSM)。同时将锶以SSM模式掺入矿化胶原支架，从而使其具有更强的促进成骨抑制破骨和调节免疫微环境能力。通过研究SSM模式，可以进一步阐明体内生物矿化的规律并获得将微量元素掺入矿化胶原支架的新仿生矿化策略，用于解决口腔颌面外科临床面对的骨缺损或种植骨量不足等问题。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Building an aprismatic enamel-like layer on a demineralized enamel surface by using carboxymethyl chitosan and lysozyme-encapsulated amorphous calcium phosphate nanogels
使用羧甲基壳聚糖和溶菌酶封装的无定形磷酸钙纳米凝胶在脱矿牙釉质表面构建棱柱状牙釉质层
  • DOI：
    10.1016/j.jdent.2021.103599
  • 发表时间：
    2021-02-15
  • 期刊：
    JOURNAL OF DENTISTRY
  • 影响因子：
    4.4
  • 作者：
    Song, Jinhua;Li, Tiancheng;Zhang, Xu
  • 通讯作者：
    Zhang, Xu
Modification of collagen with proanthocyanidins by mimicking the bridging role of glycosaminoglycans for dentine remineralization
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  • DOI：
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  • 发表时间：
    2021-11
  • 期刊：
    Materials & Design
  • 影响因子：
    8.4
  • 作者：
    Ye Zhang;Ying Huang;Yanyun Pang;Zihui Zhu;Yuchen Zhang;Qing Liu;Xu Zhang;Ying Liu
  • 通讯作者：
    Ying Liu
Polyzwitterion Manipulates Remineralization and Antibiofilm Functions against Dental Demineralization
多两性离子操纵再矿化和抗生物膜功能以防止牙齿脱矿
  • DOI：
    10.1021/acsnano.1c10812
  • 发表时间：
    2022-01-21
  • 期刊：
    ACS NANO
  • 影响因子：
    17.1
  • 作者：
    He, Jiankang;Yang, Jianhai;Liu, Wenguang
  • 通讯作者：
    Liu, Wenguang
Doping bioactive elements into a collagen scaffold based on synchronous self-assembly/mineralization for bone tissue engineering
基于同步自组装/矿化的胶原支架中掺杂生物活性元素用于骨组织工程
  • DOI：
    10.1016/j.bioactmat.2020.06.005
  • 发表时间：
    2020-12-01
  • 期刊：
    BIOACTIVE MATERIALS
  • 影响因子：
    18.9
  • 作者：
    Liu, Huanhuan;Lin, Mingli;Zhang, Xu
  • 通讯作者：
    Zhang, Xu
MV-mimicking micelles loaded with PEG-serine-ACP nanoparticles to achieve biomimetic intra/extra fibrillar mineralization of collagen in vitro
负载 PEG-丝氨酸-ACP 纳米粒子的 MV 模拟胶束可在体外实现胶原纤维内/外仿生矿化
  • DOI：
    10.1016/j.bbagen.2018.10.005
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Biochimica et Biophysica Acta-General Subjects
  • 影响因子：
    3
  • 作者：
    Minjuan Shen;Minli Lin;Mengqi Zhu;Wenxin Zhang;Danyang Lu;Huanhuan Liu;Jingjing Deng;Kehua Que;Xu Zhang
  • 通讯作者：
    Xu Zhang

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基于改进GoogLeNet的小电流接地系统故障选线方法
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多孔复合掺杂聚磷酸钙支架骨修复材料的制备及其性能(英文)
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
    张旭

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通过相转变溶菌酶纤维/无定形磷酸钙协同自组装仿生矿化牙釉质
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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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