基于微流控技术的生物可降解海藻酸钙微颗粒和微纤维的成型机理及结构控制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51905312
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0510.制造系统与智能化
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Calcium alginate hydrogel, which has good antibacterial ability, biocompatibility and biodegradability, is a green and environment-friendly medical functional material. Size and structure controllable calcium alginate microparticles and microfibers can broaden their applications in biomedical applications. Preparation of micro-components using microfluidic devices has low energy consumption and high resource utilization, which fits in well with the characteristics of ‘Green Manufacturing’. This project mainly studies the fabrication and structural control of calcium alginate microparticles and microfibers based on microfluidic technology, in order to develop a green manufacturing technology of micron-sized calcium alginate products..There are still some difficulties in current research: 1) calcium alginate slurry has high viscosity and is difficult to manipulate in microfluidic devices; 2) The shapes of microchannels are simple, so it is difficult to control the shapes of microfibers; 3) The research of calcium alginate phase separation material system is scant; 4) The correlation between structures and biodegradability of microparticles and microfibers is lacking. In order to solve the above problems, this project intends to focus on: 1) studying the mechanism of calcium alginate gelation process; 2) developing the texture-surface enhanced phase inversion method to fabricate high viscous microparticles; developing microchannels with complex shapes to control the shapes of microfibers; 3) designing the calcium alginate phase separation material system to realize the precise control of the structures of microparticles and microfibers; 4) exploring the fabrication method of drug-delivered microparticles and microfibers, and studying the effect of structures on the biodegradability.
海藻酸钙水凝胶具有良好的抑菌性、生物相容性和可降解性,是一种绿色环保的医用功能材料。尺寸、结构可控的海藻酸钙微颗粒和微纤维在生物医药领域具有广阔的应用前景。利用微流控技术制备微型零部件,能耗低、资源利用率高,符合绿色制造的特点。本项目主要研究基于微流控技术的海藻酸钙微颗粒和微纤维成型机理及结构调控,发展微米级海藻酸钙制品的绿色制造技术。.目前尚存以下难点:1)海藻酸钙浆料粘度高,在微流控器件中难以操控;2)微通道形状单一,不易控制微纤维形状;3)缺乏海藻酸钙相分离材料体系研究;4)缺乏结构与微颗粒和微纤维可降解性能的关联。针对上述问题,本项目拟重点研究:1)海藻酸钙凝胶机理;2)织构表面促进反相法制备高粘度微颗粒;研制复杂形状微通道,调控微纤维形状;3)设计海藻酸钙相分离材料体系,实现微颗粒和微纤维结构的精确调控;4)探究不同结构载药微颗粒和微纤维的制备工艺,研究结构对可降解性能的影响。

结项摘要

本项目针对海藻酸钙微颗粒、微纤维成型及结构调控方面存在如高粘度微颗粒难以成型、难以实现复杂结构微颗粒和微纤维的制备、相分离过程难以控制且相分离材料体系较少等难点,设计出了能够制备尺寸均匀、形状可控的高粘度微颗粒和微纤维的微流控器件;阐明了海藻酸钙微颗粒和微纤维微流成型的机理,建立微颗粒和微纤维在制备过程中微通道内壁面织构对液体流动状态影响的物理模型;明确了工艺参数对海藻酸钙微颗粒和微纤维结构的影响规律,实现海藻酸钙微颗粒和微纤维结构的有效调控;建立材料配伍-形状结构-可降解性能的关系模型,实现了不同应用环境下材料配伍和工艺参数的快速设计。相关数据支撑发表了17篇高水平论文,授权了8项国家发明专利,为海藻酸钙微颗粒和微纤维在药物可控释放、医用敷料等领域的应用提供实验依据及工艺方案。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(8)
Application status and technical analysis of chitosan-based medical dressings: a review.
壳聚糖医用敷料应用现状及技术分析综述
  • DOI:
    10.1039/d0ra05692h
  • 发表时间:
    2020-09-10
  • 期刊:
    RSC advances
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
  • 通讯作者:
Intravenous Calcium Alginate Microspheres as Drug Delivery Vehicles in Acute Kidney Injury Treatment.
静脉注射海藻酸钙微球作为药物输送载体治疗急性肾损伤
  • DOI:
    10.3390/mi13040538
  • 发表时间:
    2022-03-29
  • 期刊:
    Micromachines
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
  • 通讯作者:
A Facile Single-Phase-Fluid-Driven Bubble Microfluidic Generator for Potential Detection of Viruses Suspended in Air.
一种简便的单相流体驱动气泡微流体发生器,可用于检测空气中悬浮的病毒
  • DOI:
    10.3390/bios12050294
  • 发表时间:
    2022-05-03
  • 期刊:
    Biosensors
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
  • 通讯作者:
Fabrication of crescent-shaped ceramic microparticles based on single emulsion microfluidics
基于单乳液微流控的月牙形陶瓷微粒的制备
  • DOI:
    10.1016/j.ceramint.2020.12.204
  • 发表时间:
    2021-04
  • 期刊:
    Ceramics International
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Chenchen Zhou;Jia Man;Haibo Yu;He Xia;Luming Man;Bin Qi;Jianfeng Li
  • 通讯作者:
    Jianfeng Li
Histone Deacetylase Inhibitor-loaded Calcium Alginate Microspheres for Acute Kidney Injury Treatment
负载组蛋白脱乙酰酶抑制剂的海藻酸钙微球用于治疗急性肾损伤
  • DOI:
    10.1021/acsabm.0c00874
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    ACS applied bio materials
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Shanguo Zhang;Xiaojie Wang;Jia Man;Jianfeng Li;Xiaoyang Cui;Chuan-wei Zhang;Weichen Shi;Donghai Li;Song Zhang;Jianfeng Li
  • 通讯作者:
    Jianfeng Li

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    闫续范

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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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