权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

Impact of electric fields applied to nanotubular TiO2 surfaces on the osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells for guided tissue engineering

应用于纳米管 TiO2 表面的电场对引导组织工程间充质干细胞成骨分化的影响

基本信息

批准号：
257236827
负责人：
Dr. Jung Park
金额：
--
依托单位：
Kinder- und Jugendklinik
依托单位国家：
德国
项目类别：
Research Grants
财政年份：
2014
资助国家：
德国
起止时间：
2013-12-31 至 2020-12-31
项目状态：
已结题

来源：
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/257236827?language=en
关键词：
Impact electric fields applied nanotubular

项目摘要

In the previous funding period of this project, we have demonstrated the induction of osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells (MSC) through long-term application of direct current electric fields (EF) on nanotubular TiO2 surfaces. We described the mechanism of EF-induced osteogenesis to be mediated through EF-triggered calcium signaling, gap junction activity and ATP as part of the signaling cascade. The present proposal for renewal aims at developing a short-term alternating current (AC) EF system that can be used to improve the osseointegration of TiO2-implants in vivo.To develop an EF biosystem which accelerates the osteogenic differentiation of MSC by short-term AC EF application, we will 1) optimize an AC EF system for MSC differentiation in vitro, 2) develop a liposomal delivery system of the EF-dependent target molecules (Ca2+, ATP and gap junction agonist) releasing from nanotubes by short-term EF, 3) modify nanotube structure/characteristics for enhanced storage capacity and improved electrical conductivity of TiO2 nanotubes to allow the efficient target molecule delivery, and 4) apply short-term EF with target molecules to ex vivo peri-implant bone defect explants for verifying the target molecule distribution and the early response of explant tissue to EF. The results of these studies will help to understand the role of electric fields and implant surface structures in the osteogenesis and create a new way of generating highly biocompatible implant surfaces for orthopedic and dental tissue engineering.

在本项目之前的资助期间，我们已经展示了通过在纳米管状二氧化钛表面长期施加直流电场(EF)来诱导间充质干细胞(MSC)向成骨细胞分化。我们描述了EF诱导成骨的机制是通过EF触发的钙信号、缝隙连接活性和ATP作为信号级联反应的一部分来介导的。为了开发一种通过短期AC EF应用来加速MSC成骨分化的EF生物系统，我们将1)优化AC EF系统用于MSC的体外分化，2)开发通过短期EF从纳米管释放的依赖于EF的靶分子(钙、ATP和缝隙连接激动剂)的脂质体递送系统，3)修改纳米管的结构/特性以增强存储能力和改善TiO2纳米管的导电性，以允许有效的靶分子输送，4)将带有靶分子的短期EF应用于体外种植体周围骨缺损组织，以验证靶分子的分布和植骨组织对EF的早期反应。这些研究结果将有助于理解电场和种植体表面结构在成骨过程中的作用，并为骨科和牙齿组织工程创造一种产生高度生物相容性的种植体表面的新途径。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Black TiO2 nanotubes: Efficient electrodes for triggering electric field-induced stimulation of stem cell growth.

DOI：
10.1016/j.actbio.2019.08.021
发表时间：
2019-10
期刊：
Acta biomaterialia
影响因子：
9.7
作者：
A. Mazare;Jung Park;S. Simons;S. Mohajernia;I. Hwang;J. E. Yoo;H. Schneider;Michael J M Fischer;Patrik Schmuki
通讯作者：
A. Mazare;Jung Park;S. Simons;S. Mohajernia;I. Hwang;J. E. Yoo;H. Schneider;Michael J M Fischer;Patrik Schmuki

Lateral Spacing of TiO2 Nanotubes Modulates Osteoblast Behavior