细菌纤维素梯度界面层的构建与骨软骨再生行为的研究

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基本信息

  • 批准号:
    31870963
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1003.组织工程学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The structure and performance of cartilage and subchondral bone layers in human joints are extremely different yet perfectly integrated. This is attributed to the presence of an impermeable interface layer (i.e., calcified cartilage layer) between them. However, the interface layer is very thin and complicated with gradient morphology and chemical compositions. Therefore, limited progress has been made in constructing a biomimetic gradient interface layer in osteochondral tissue engineering scaffolds and little is known about the relationship between the gradient characteristics of interface layer and the osteochondral regeneration. To this end, this project will construct an in situ “impermeable” gradient interface layer by making full use of the prominent advantage of bacterial cellulose (namely dense nanofibrous structure). This project aims to construct gradient interface layer and entirely integrated osteochondral scaffolds consisting of bacterial cellulose (polysaccharide), collagen, and hydroxyapatite (HAp) via membrane-liquid interface culture strategy and liquid flowing control method. The scaffolds will exhibit gradient pore structure and gradient chemical compositions (HAp, collagen, and growth factor). The regulation of the gradient feature parameters of the in situ grown interface layer will be investigated. The emphasis of the project will be placed on the interactions between gradient interface layer and cell/tissue. The in vivo osteochondral remodeling will also be investigated. The dependence of osteochondral regeneration on the characteristics of gradient interface layer will be disclosed. The results of this project may provide solid theoretical guidance and new methodology for the design and preparation of osteochondral scaffolds.
在人体关节骨软骨中,软骨层与软骨下骨层的结构和性能差异极大,却能完美整合,这归因于其间的界面阻隔层(即钙化软骨层)。然而,由于界面层极薄,且几何结构与化学组成极其复杂(呈梯度变化),致使人们难以在骨软骨支架中构建仿生梯度界面层,因而对界面层梯度特性与骨软骨再生之间的内在联系缺乏足够的认识。为此,本项目拟充分利用细菌纤维素(BC)纳米纤维支架结构致密的独特优势,原位构建具有“阻隔”功能的界面层,并采用膜液界面培养与液流控制技术制备由BC、胶原和羟基磷灰石(HAp)等组成的梯度(孔隙、HAp、胶原、生长因子)界面层及整体融合型骨软骨支架。本项目拟探索界面层梯度特性参数的调控规律,重点研究梯度界面层与细胞/组织的相互作用,考察体内骨软骨修复效果,揭示界面层梯度特性对骨软骨(尤其是界面层组织)再生过程的调控规律。本项目可望为具有仿生界面层的骨软骨支架的设计与制备提供可靠的理论依据和新的技术途径。

结项摘要

在人体关节骨软骨中,软骨层与软骨下骨层的结构和性能差异极大,却能完美整合,这归因于其间的界面阻隔层(即钙化软骨层)。然而,由于界面层极薄,且几何结构与化学组成极其复杂(呈梯度变化),致使人们难以在骨软骨支架中构建仿生梯度界面层,因而对界面层梯度特性与骨软骨再生之间的内在联系缺乏足够的认识。为此,本项目充分利用细菌纤维素(BC)纳米纤维支架结构致密的独特优势,原位构建了具有“阻隔”功能的界面层,并采用膜液界面培养等技术制备了由BC、胶原和羟基磷灰石(HAp)等组成的梯度(孔隙、HAp、胶原、生长因子)整体融合型骨软骨梯度支架。本项目拟探索梯度特性参数的调控规律,重点研究梯度结构与细胞/组织的相互作用,考察体内骨软骨修复效果,揭示梯度特性对骨软骨(尤其是界面层组织)再生过程的调控规律。本项目的研究成果可望为具有仿生界面层的骨软骨支架的设计与制备提供可靠的理论依据和新的技术途径。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Hierarchical porous bacterial cellulose scaffolds with natural biomimetic nanofibrous structure and a cartilage tissue-specific microenvironment for cartilage regeneration and repair
具有天然仿生纳米纤维结构和软骨组织特异性微环境的分层多孔细菌纤维素支架,用于软骨再生和修复。
  • DOI:
    10.1016/j.carbpol.2021.118790
  • 发表时间:
    2021-10-28
  • 期刊:
    CARBOHYDRATE POLYMERS
  • 影响因子:
    11.2
  • 作者:
    Li, Yaqiang;Xun, Xiaowei;Yang, Chunxi
  • 通讯作者:
    Yang, Chunxi
Engineering bacteria for high-performance three-dimensional carbon nanofiber aerogel
高性能三维碳纳米纤维气凝胶工程菌
  • DOI:
    10.1016/j.carbon.2021.07.021
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
    Carbon
  • 影响因子:
    10.9
  • 作者:
    Wang Jie;Wan Yizao;Xun Xiaowei;Zheng Liyun;Zhang Quanchao;Zhang Zhaohui;Xie Yu-Xin;Luo Honglin;Yang Zhiwei
  • 通讯作者:
    Yang Zhiwei
Fabrication of Robust, Shape Recoverable, Macroporous Bacterial Cellulose Scaffolds for Cartilage Tissue Engineering
用于软骨组织工程的坚固、形状可恢复的大孔细菌纤维素支架的制造。
  • DOI:
    10.1002/mabi.202100167
  • 发表时间:
    2021-09-08
  • 期刊:
    MACROMOLECULAR BIOSCIENCE
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Xun, Xiaowei;Li, Yaqiang;Luo, Honglin
  • 通讯作者:
    Luo, Honglin
Effect of highly dispersed graphene and graphene oxide in 3D nanofibrous bacterial cellulose scaffold on cell responses: A comparative study
3D纳米纤维细菌纤维素支架中高度分散的石墨烯和氧化石墨烯对细胞反应的影响:比较研究
  • DOI:
    10.1016/j.matchemphys.2019.121774
  • 发表时间:
    2019-09-01
  • 期刊:
    MATERIALS CHEMISTRY AND PHYSICS
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Luo, Honglin;Ao, Haiyong;Wan, Yizao
  • 通讯作者:
    Wan, Yizao
Biofabrication of a novel bacteria/bacterial cellulose composite for improved adsorption capacity
生物制造新型细菌/细菌纤维素复合材料以提高吸附能力
  • DOI:
    10.1016/j.compositesa.2019.105560
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
    Composites Part A
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Y. Wan;J. Wang;M. Gama;R. Guo;Q. Zhang;P. Zhang;F. Yang;H. Luo
  • 通讯作者:
    H. Luo

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  • 通讯作者:
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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

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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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