构建具有抗菌、促矿化和釉质靶向的纳米复合材料并评价其在龋齿防治中的效果

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31670967
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1002.生物材料与生物效应
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Dental caries is one of the most common chronic diseases worldwide. Enamel, the outermost layer of the tooth, could be destroyed due to bacterial activities. A variety of chemotherapeutic agents have been tested that could kill bacteria with a high rate of success arresting existing caries and preventing new caries, but side effects have been reported, such as the surge of antimicrobial drug-resistant bacterial strains and staining of carious tissue black due to the oxidation of Ag+. Once the destruction of enamel occurs, it could scarcely be self-repaired. Unstructured non-enamel substitutes, such as amalgam, resin and ceramics, are widely used in the management of the enamel lesions. These artificial strategies have high failure rates for mismatch mechanical, physical and chemical property, meanwhile they are also invasive and high-cost..We will therefore develop a multi-functional nanopartical which could bind onto the enamel for anti-bacterial purpose and inducing self-repair of the enamel defect. First, a multi-functional nanopartical will be prepared by modifing polydopamine nanospheres (efficiently induce re-mineralization of the enamel under physiological conditions) with silver nanoparticles (efficiently inhibit bacterial adhesion onto the enamel and kill bacteria) and Alendronate (efficiently target enamel for raising bioavailability and reducing distribution in other organs). Then, the effect of the nanopartical to target-enamel, anti-bacterial function, and induce-remineralization would be evaluated, and then would be optimized bychanging the reaction conditions. The colour and the stability of such material would also be optimized. Because such material could target enamel to kill bacteria and induce remineralization, it could efficiently achieve to prevent and to cure dental caries simultaneously with high success rate, low toxicity, and low cost.
项目针对龋齿预防中抗菌药物导致的细菌耐药性、含银防龋涂料中Ag+氧化变黑和龋齿治疗中牙体组织磨除导致的结构损伤、异质填充材料力学机械性能不匹配导致的高的远期失败率,提出龋齿预防和无损治疗的新策略。本策略首先制备聚多巴胺球(诱导矿化、重建类釉质结构),在球表面原位还原Ag+获得纳米银颗粒(广谱抗菌且无变黑问题)、共价结合阿仑膦酸(靶向结合釉质、避免损伤其他器官),获得具有靶向釉质、良好抗菌性、诱导矿化的纳米复合材料,然后通过该材料在釉质表面形成具有抗菌、诱导矿化的多功能层,防止龋齿发生、且可以摄取唾液中的钙磷离子在釉质表面再生出类釉质结构(保护和修复釉质)。拟通过体外试验评价该材料的抗菌、诱导矿化、靶向釉质能力及其修饰后釉质表面的抑菌、类釉质结构再生能力和与牙体颜色的适配性;通过模拟体内环境,评价该策略在龋齿防治中的效果。本课题为龋齿预防和无损治疗、尤其对釉质再生研究提供了新的思路和技术体系

结项摘要

项目针对龋齿预防中抗菌药物导致的细菌耐药性、含银防龋涂料中Ag+氧化变黑和龋齿治疗中牙体组织磨除导致的结构损伤、异质填充材料力学机械性能不匹配导致的高的远期失败率,提出龋齿预防和无损治疗的新策略。本项目通过合成多巴胺纳米球并在球表面原位还原纳米银且共价连接阿仑膦酸,获得具有靶向釉质、良好抗菌性、诱导矿化的纳米复合材料,再利用该材料靶向牙体表面形成具有抗菌、诱导矿化的多功能层,防止龋齿发生、且可以摄取唾液中的钙磷离子在牙体表面形成矿化层(保护和修复釉质)。通过SEM、TEM和粒径测量优化制备工艺为采用1)2mg/mL的多巴胺聚合2h、2)浸泡pH10的1mg/mL的硝酸银溶液、3)戊二醛连接阿仑膦酸,最终制备出粒径300nm的球形复合材料,该材料具有广谱抑菌能力且能促进矿化,其可以靶向牙体并赋予牙体表面抗菌能力,浸泡模拟体液2周,表面完全矿化,有效抑制细菌导致的龋齿且可以修复牙体,纳米复合材料虽然导致牙体颜色变深但未导致牙体变黑。本课题为龋齿预防和无损治疗、尤其对牙体硬组织再生研究提供了新的思路和技术体系.为了更好了解多巴胺原位还原纳米银的工艺参数与其生物学性能的关系,我们在纯钛表面沉积多巴胺后浸泡硝酸银溶液,研究显示随着pH增加和硝酸银浓度增加,多巴胺表面结合的纳米银数量增加,且pH影响更大,尤其碱性环境更容易还原纳米银,纳米银表面表现出良好的抗菌能力,但也表现出细胞毒性,我们调整硝酸银的浓度(从10mg/mL-0.01mg/mL),随着浓度降低,细胞毒性下降,但并未消失,但在模拟体液或矿化液中浸泡会导致表面矿化层形成,以此改善材料表面细胞相容性。该结果间接说明纳米银随着矿化进行而毒性下降,但最好寻找低细胞毒性的抗菌试剂以替代银.氯己定作为常用伤口消毒成分,具有高效、广谱的抗菌性能,本课题利用硅烷偶联剂将氯己定接枝在纯钛表面,结果表明氯己定修饰表面具有良好的抑菌、杀菌能力,且不引起细胞毒性,其可以作为龋齿防治用纳米复合材料中的抗菌成分,避免银的副作用。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(1)
多巴胺修饰表面原位还原纳米银的关键影响因素
  • DOI:
    10.19405/j.cnki.issn1000-1492.2020.05.016
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    安徽医科大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    许克惠;王爽;崔文迪;李娇娇;陈佳龙
  • 通讯作者:
    陈佳龙
Study of the Relationship Between Chlorhexidine-Grafted Amount and Biological Performances of Micro/Nanoporous Titanium Surfaces
微纳孔钛表面氯己定接枝量与生物学性能关系的研究
  • DOI:
    10.1021/acsomega.9b02614
  • 发表时间:
    2019-11-05
  • 期刊:
    ACS OMEGA
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Wang, Shuang;Yang, Yuanmeng;Chen, Jialong
  • 通讯作者:
    Chen, Jialong
Mussel-inspired silver-nanoparticle coating on porous titanium surfaces to promote mineralization
多孔钛表面上受贻贝启发的银纳米颗粒涂层可促进矿化
  • DOI:
    10.1039/c6ra20673e
  • 发表时间:
    2016-01-01
  • 期刊:
    RSC ADVANCES
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Chen, Jialong;Mei, May Lei;Chu, Chun-Hung
  • 通讯作者:
    Chu, Chun-Hung
[Application of nanodrug carriers in the prevention and treatment of infection around orthopedic prosthesis].
  • DOI:
    10.7507/1001-5515.201807032
  • 发表时间:
    2019-10-25
  • 期刊:
    Sheng wu yi xue gong cheng xue za zhi = Journal of biomedical engineering = Shengwu yixue gongchengxue zazhi
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Pan, Zhenyao;Wang, Yan;Chen, Jialong
  • 通讯作者:
    Chen, Jialong
氯己定接枝改善多孔钛抗菌性能初探
  • DOI:
    10.3760/cma.j.issn.1002-0098.2020.02.006
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中华口腔医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨园梦;王爽;李娇娇;宁玉洁;李为;陈佳龙
  • 通讯作者:
    陈佳龙

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其他文献

利用胶原-肝素自组装多层膜改善纯钛表面血液相容性的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    功能材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈佳龙;李全利;陈俊英;黄楠
  • 通讯作者:
    黄楠
生物功能化磁性纳米粒子的制备及对内皮祖细胞定向引导的体外研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    生物医学工程学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈佳龙;齐鹏凯;李建辉;黄楠
  • 通讯作者:
    黄楠
多巴胺对基质金属蛋白酶活性及牙本质胶原纤维降解的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中华口腔医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    许强建;李全利;陈佳龙;张维波;吴晓婷;曹颖
  • 通讯作者:
    曹颖

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磁性纳米载体靶向体内干细胞归巢治疗心肌梗死的研究
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  • 批准年份:
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    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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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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