3D打印三相一体化支架缓释DMOG激活HIF-1α信号通路治疗骨软骨缺损

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51673212
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0308.生物医用有机高分子材料
  • 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

The treatment of osteochondral defects is a major challenge in orthopedic surgery, while the development of tissue engineering brings new hope, in which preparing tri-layer monolithic scaffolds and promoting vascularization is a hotspot. Hypoxia inducible factor-1α (HIF-1α) is s key regulator for cell in response to hypoxia, and studies have shown that it plays an important role in coupling osteogenesis and angiogenesis during bone regeneration. The use of inhibitors of prolyl hydroxylase (PHD), such as dimethyloxaloylglycine (DMOG), can stabilize HIF-1α expression and promote angiogenic effect. Our research group found mesoporous bioactive glasses have excellent biocompatibility, bioactivity, controllable drug loading and releasing properties. Based on previous studies, we fabricate tri-layer DMOG releasing MBG/Alginate scaffolds by 3D-printing technology, planning to validate whether MBG/Alginate scaffolds can promote osteogenic, chondrogenic and angiogenic differentiation of bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs) and repair osteochondral defects. Furthermore, we plan to clarify the molecular mechanisms that how MBG/Alginate scaffolds activate of HIF-1α signaling pathway and promote osteochondral regeneration. This proposed study taking advantage of material science and 3D-printing technique will provide new ideas and scientific basis for the treatment of osteochondral defects in future.
骨软骨缺损的治疗一直是骨科医生面临的棘手问题,组织工程学的发展为其治疗带来了新的希望,其中制备三相一体化支架并促进其血管化是该领域的研究热点。低氧诱导因子-1α(HIF-1α)是一个细胞对缺氧反应调节的关键因子,研究显示它在骨再生时成骨和成血管偶联反应中发挥了重要作用,而通过使用脯氨酰羟化酶(PHD)抑制剂,如二甲氧乙二酰甘氨酸(DMOG),可以稳定HIF-1α表达并产生成血管效应。本课题组长期致力于介孔生物玻璃(MBG)的研究,发现其具有良好的生物相容性、成骨活性和可控的药物装载等优点。在此基础上,我们利用3D打印技术制备MBG/Alginate三相一体化支架,并缓释DMOG,验证该支架促进骨髓间充质干细胞(BMSCs)成骨、成软骨和成血管分化以及对骨软骨缺损的修复作用,阐明其通过激活HIF-1α信号通路实现骨软骨再生的分子机制。该课题的顺利实施,将为骨软骨缺损的治疗提供新的思路和依据。

结项摘要

软骨缺损的治疗一直是骨科面临的难题。目前常用的各种治疗软骨缺损的方法,包括微骨折术、自体软骨细胞移植术、干细胞移植技术等。然而,这些治疗方法都有各自的缺陷。相比人骨髓间充质干细胞和人脂肪间充质干细胞,脐带间充质干细胞的增殖,分化能力更强,并且具有来源丰富,无伦理学争议等优点。但是潜在的免疫原性限制了其进一步的临床应用。最近研究表明脐带干细胞来源的外泌体(hUC-MSCs-Exos)能将干细胞的生物活性物质及信息传递至效应细胞从而发挥与hUC-MSCs类似的生物学功能,且无免疫原性,提示hUC-MSCs-Exos可能成为修复软骨缺损的新方法。此外,hUC-MSCs-Exos治疗软骨缺损的研究鲜有报道。水凝胶作为一种仿生材料,具有类似软骨细胞外基质的纤维丝状结构,广泛应用于软骨组织工程。利用水凝胶填充软骨缺损区域,防止软骨进一步磨损,同时负载外泌体促进软骨再生。该课题有望为治疗软骨缺损提供新的思路和理论依据。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Novel bioactive glass cross-linked PVA hydrogel with enhanced chondrogenesis properties and application in mice chondrocytes for cartilage repair.
具有增强软骨形成特性的新型生物活性玻璃交联 PVA 水凝胶及其在小鼠软骨细胞软骨修复中的应用。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Non-Crystalline Solids
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Lin Bocai;Hu Hongxing;Deng Zhengwei;Pang Libin;Jiang Haizhen;Wang Deping;Li Jiusheng;Liu Zhongtang;Wang Hui;Zeng Xiangqiong
  • 通讯作者:
    Zeng Xiangqiong
3D-printed ternary SiO2-CaO-P2O5 bioglass-ceramic scaffolds with tunable compositions and properties for bone regeneration
3D 打印三元 SiO2-CaO-P2O5 生物玻璃陶瓷支架,具有可调的成分和骨再生性能
  • DOI:
    10.1016/j.ceramint.2019.02.183
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Ceramics International
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Li Lei;Hu Hongxing;Zhu Yufang;Zhu Min;Liu Zhongtang
  • 通讯作者:
    Liu Zhongtang
miR-23a-3p-abundant small extracellular vesicles released from Gelma/nanoclay hydrogel for cartilage regeneration
Gelma/纳米粘土水凝胶释放丰富的 miR-23a-3p 小细胞外囊泡用于软骨再生
  • DOI:
    10.1080/20013078.2020.1778883
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Extracellular Vesicles
  • 影响因子:
    16
  • 作者:
    Hongxing Hu;Lanlan Dong;Ziheng Bu;Yifan Shen;Jian Luo;Hang Zhang;Shichang Zhao;Fang Lv;Zhongtang Liu
  • 通讯作者:
    Zhongtang Liu

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其他文献

沿空掘巷小煤柱变形分析与中性面稳定性控制技术
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    --
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    刘忠堂
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  • DOI:
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    --
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    刘忠堂

其他文献

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近红外光交联水凝胶负载软骨化外泌体传递LncRNA MSC-AS1修复软骨缺损的机制研究
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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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