载万古霉素-纳米金刚石复合组织工程骨的制备及其治疗感染性骨缺损的生物学机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    81902188
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    张皓轩
  • 依托单位：
    山东大学
  • 学科分类：
    H0603.骨、关节、软组织医用材料
  • 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

The repair and treatment of infectious bone defect is a common problem in the field of orthopedic clinic, medical materials science and tissue engineering. Vancomycin has a bactericidal effect on common bacteria in infectious bone defects. Constructing a sustained-release system of vancomycin can sustain the release of drugs in infected areas and reduce systemic toxicity and side effects. Although its sustained-release system has been applied to the study of orthopedic diseases, the drug-loading efficiency is not satisfactory.Previous studies have found that surface-modified nanodiamonds have an efficient drug-loading effect on vancomycin. In view of this, this study intends to use nano-diamond to construct an efficient vancomycin sustained-release system, and to prepare vancomycin-nanodiamond-45S5 bioglass composite tissue engineering bone using 3D printing technology. We use methods of material science, cytology, bacteriology and zoology to explore the mechanism and outcome of vancomycin-nanodiamond-45S5 bio-glass composite tissue engineering bone for the treatment of infectious bone defects. This study provides new ideas and approaches for the repair and healing of infectious bone defects, and has important scientific research and clinical significance.
感染性骨缺损的修复和治疗是骨科临床、医用材料学、组织工程学等学科领域共同面临的难题。万古霉素对于感染性骨缺损常见的细菌均有杀灭效果。构建万古霉素的药物缓释系统，可在感染局部持续缓释药物，降低全身毒副作用，其缓释系统虽已应用于骨科疾病的研究，但载药效率不尽理想。前期研究发现，经过表面修饰的纳米金刚石对于万古霉素有高效的载药作用。鉴于此，本研究拟利用纳米金刚石构建高效的万古霉素缓释系统，采用3D打印技术制备载万古霉素-纳米金刚石-45S5生物玻璃复合组织工程骨，通过运用材料学、细胞学、细菌学和动物学等方法，探讨载万古霉素-纳米金刚石-45S5生物玻璃复合组织工程骨治疗感染性骨缺损的作用机理、转归机制，为感染性骨缺损的修复和愈合提供新的思路和途径，具有重要的科学研究和临床应用意义。

结项摘要

感染性骨缺损（infected bone defects，IBD）的修复和治疗是骨科临床、医学材料学和组织工程学等多个学科领域共同面临的难题。在感染性骨缺损治疗需求的指导下，我们利用临床医学、医学材料学和组织工程学等多学科技术，构建了高效的载万古霉素-纳米金刚石缓释系统，并联合45S5生物活性玻璃制备了复合支架。然后从材料学、细胞学、细菌学和动物学等方面综合评估了其治疗感染性骨缺损的效果。结果表明，万古霉素-纳米金刚石复合支架具有优异的材料学性质，在体外细菌学和细胞学实验中表现出优异的抗菌效果、生物相容性和成骨能力。此外，我们建立了高效的感染性骨缺损的动物模型，将万古霉素-纳米金刚石复合支架植入感染性骨缺损部位，通过影像学、组织学分析以及骨修复相关蛋白表达等研究证实，万古霉素-纳米金刚石复合支架在动物体内具有良好的生物相容性、成骨和抗感染活性。综上，我们的研究结果证实了万古霉素-纳米金刚石复合支架治疗感染性骨缺损的治疗效果和转归机制，证明了万古霉素-纳米金刚石复合支架具有良好的抗菌效果、生物相容性和成骨作用，有望为临床治疗感染性骨缺损提供一种新的材料和方法。

项目成果

期刊论文数量（3）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Fabrication of multiwalled carbon nanotubes/carrageenan-chitosan@ Ce and Sr substituted hydroxyapatite biocomposite coating on titanium: In vivo bone formation evaluations
钛上多壁碳纳米管/角叉菜胶-壳聚糖@ Ce和Sr取代的羟基磷灰石生物复合材料涂层的制备：体内骨形成评估
  • DOI：
    10.1016/j.jksus.2019.11.006
  • 发表时间：
    2020-01-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF KING SAUD UNIVERSITY SCIENCE
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Chen, Meng;Zhang, Haoxuan;Peng, Dayong
  • 通讯作者：
    Peng, Dayong
Facile synthesis and characterization of Au nanoparticles-loaded kaolin mediated by Thymbra spicata extract and its application on bone regeneration in a rat calvaria defect model and screening system
Thymbra spicata 提取物介导的金纳米粒子负载高岭土的简便合成和表征及其在大鼠颅骨缺损模型和筛选系统中骨再生的应用
  • DOI：
    10.1080/17458080.2022.2028775
  • 发表时间：
    2022-12-31
  • 期刊：
    JOURNAL OF EXPERIMENTAL NANOSCIENCE
  • 影响因子：
    2.8
  • 作者：
    Peng，Dayong;Han，Bing;Zhang，Haoxuan
  • 通讯作者：
    Zhang，Haoxuan
Study of quality of life and its correlated factors in patients after lumbar fusion for lumbar degenerative disc disease.
腰椎间盘退变性疾病腰椎融合术后患者生活质量及其相关因素研究
  • DOI：
    10.3389/fsurg.2022.939591
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    FRONTIERS IN SURGERY
  • 影响因子：
    1.8
  • 作者：
    Chen, Meng;Peng, Da-Yong;Hou, Wen-Xiu;Li, Yang;Li, Jing-Kun;Zhang, Hao-Xuan
  • 通讯作者：
    Zhang, Hao-Xuan

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其他文献

含双酰肼结构的4,5-二氢噻唑类杀菌剂先导化合物的研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    广东化工
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王蕊;秦娜;张皓轩;刘敬波;王远宏
  • 通讯作者：
    王远宏

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

        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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