介孔硅酸钙/类水滑石/胶原蛋白三维多孔支架的构建和骨修复性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81501855
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    18.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0603.骨、关节、软组织医用材料
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The ideal bone substitute not only needs to have excellent biocompatibility, bioactivity and mechanical properties, but also should possess good osteoinductivity and anti-infection property. Combining hydrothermal method, organic template method and freeze drying method, this project intends to design and fabricate mesoporous calcium silicate / hydrotalcite-like compound/ collagen 3D porous scaffold with core-shell structure. This hybrid scaffold has three-dimensional macroporous structure, mesoporous structure and plate-like structure of hydrotalcite-like compound. Interconnected macroporous structure facilitates the ingrowth of osteogenic cells and vascular cells. Mesoporous structure and plate-like structure in hydrotalcite-like compound can improve the drug delivery performance for antibiotics. By ion replacement, chemical ions with osteogenic effect can be stocked in the plate-like structure in hydrotalcite-like compound, which is expected to significantly enhance its bone repair performance. This project will study the fabrication mechanism of mesoporous calcium silicate / hydrotalcite-like/ collagen 3D porous scaffold, reveal the relationship between chemical composition, core-shell structure and bioactivity, biocompatibility, drug loading and release properties, study the effects of different chemical ions on osteoinduction of the hybrid scaffold, and investigate the effect and mechanism of the chemical ions with osteogenic effect on the adhesion, proliferation and osteogenic differentiation of human bone marrow mesenchymal stem cells. The implementation of this project has important theoretical significance and application value to the development of new bone substitutes.
理想的骨修复材料,不仅需要有优良的生物相容性、生物活性和力学性能,还需具备良好的骨诱导性和抗感染性能。本项目将结合水热法、有机模板法和冷冻干燥法,设计和构建具有核壳结构的介孔硅酸钙/类水滑石/胶原蛋白三维多孔支架。复合材料同时具有三维大孔结构、介孔结构和类水滑石的层状结构。相互贯通的大孔结构能够促进骨系细胞和血管长入;介孔硅酸钙和类水滑石的层状结构能够提高材料对抗生素的药物传递性能;通过离子替换的方式,将各种具有促成骨效应的化学离子引入类水滑石的层状结构内,能够显著增强材料的骨修复性能。本项目将研究材料的结构、形貌和形成机理,揭示材料的化学组成、核壳结构与生物活性、生物相容性和药物传递性能之间的关系,研究不同化学离子对于材料骨诱导性的影响,深入探讨各种化学离子对人骨髓间充质干细胞粘附、增殖和成骨分化的作用和分子机制。本项目的开展对于新型骨修复材料的开发具有重大的科学意义和实用价值。

结项摘要

在开放性外伤、慢性骨髓炎、恶性肿瘤根治术等造成的骨缺损修复手术中,如何有效的预防术后感染的发生一直是骨科临床的一大难题。为了解决这一难题,本课题通过水热法合成出具有典型层状结构的类水滑石纳米晶,通过离子替代的方式,合成具有不同化学元素组成的类水滑石纳米晶,并对制备的类水滑石纳米晶进行完整的材料学表征,阐明其形成机理。类水滑石纳米晶具有良好的生物活性和生物相容性。硅酸根型类水滑石纳米晶能够持续释放硅离子,硅离子能促进骨髓间充质干细胞的增殖和成骨分化,具有良好的体外、体内骨诱导性。类水滑石纳米晶对庆大霉素有良好的负载和缓释性能,负载了庆大霉素的类水滑石纳米晶具有良好的抗菌性能。另外,通过原位模板法制备出具有均一介孔结构的介孔硅酸钙,利用介孔硅酸钙包裹银纳米粒子的蛋-黄结构为模板,通过限域空间的伽尔瓦尼置换反应,得到介孔硅酸钙包裹金银合金核-壳纳米粒子。金银合金笼状结构的纳米粒子核能有效的吸收近红外光并转换成热能,介孔氧化硅外层能够更多的负载药物分子,实现光热与药物治疗的有机结合,在临床抗感染,抗肿瘤,抗骨质疏松治疗方面具有广阔的应用前景,是本课题的延续及拓展研究。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Covalent Immobilization of Enoxacin onto Titanium Implant Surfaces for Inhibiting Multiple Bacterial Species Infection and In Vivo Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus Infection Prophylaxis
将依诺沙星共价固定到钛植入物表面以抑制多种细菌感染和体内耐甲氧西林金黄色葡萄球菌感染预防
  • DOI:
    10.1128/aac.01766-16
  • 发表时间:
    2017-01-01
  • 期刊:
    ANTIMICROBIAL AGENTS AND CHEMOTHERAPY
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Nie, Bin'en;Long, Teng;Yue, Bing
  • 通讯作者:
    Yue, Bing

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其他文献

基于Vega Prime的弹道视景准实时仿真研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    弹箭与制导学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    齐竹昌;刘莉;龙腾;邢超
  • 通讯作者:
    邢超
考虑高耗时约束的全电推进卫星多学科优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    宇航学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    袁斌;刘莉;李怀建;龙腾;史人赫
  • 通讯作者:
    史人赫
基于约束EGO的对地观测卫星多学科设计优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    龙腾;刘建;陈余军;史人赫;袁斌;刘莉
  • 通讯作者:
    刘莉
多基地SAR线目标参数反演与图像重建
  • DOI:
    10.16798/j.issn.1003-0530.2019.06.013
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    信号处理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    温育涵;卫扬铠;范宇杰;陈新亮;丁泽刚;曾涛;龙腾
  • 通讯作者:
    龙腾
基于限界约束的安全相关性质的推理证明
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    计算机工程与科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    龙腾;许智武
  • 通讯作者:
    许智武

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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