Identification and Optimisation of Atomic Scale Influences on Cell Response to Novel Bioactive Glass and Nanocomposite Tissue Scaffolds

原子尺度对新型生物活性玻璃和纳米复合组织支架细胞反应影响的识别和优化

基本信息

  • 批准号:
    EP/E057098/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 39.96万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2008 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The aim of the proposed project is to develop new scaffold materials as osteogenic templates for bone regeneration that could play a key role in revolutionising healthcare in this area. The project is at the interface of Materials Science, Physics and Biology. Novel nanocomposites (calcium silicate/ polymer) will be developed that mimic the structure of bone both at the nanoscale, where bone is a nanoscale composite of collagen (polymer) and bone mineral (ceramic), and at the macroscale, where cancellous bone has a network of macropores. Through this project, the influence of changes in nano and atomic scale structure on bone cell response of these new materials and bioactive glass (calcium silicate) scaffolds will be investigated for the first time. The scaffolds will be optimised from atomic to the macro scale for bone growth. The scaffolds will be based on bioactive sol-gel derived glasses that bond to bone and dissolve in the body, releasing ionic products that stimulate new bone growth. The nanocomposites are expected to do the same although little is known about how the nanostructure of the either material affects cell response. This proposal seeks to rectify this by:1) Using cutting-edge characterisation techniques, such as NMR. synchrotron source X-ray diffraction (XRD) and neutron diffraction (ND), to investigate how processing variables (e.g. final processing temperature and polymer content) affect the scaffold nanostructure and mechanical properties. Not only will well developed aspects of these techniques be employed, but new avenues will be explored to include 17O and 43Ca MAS NMR (the latter of which is little studied), in situ XRD to examine the structural developments of the amorphous structure in real time and precise isotope ND difference experiments2) Investigating the effect of nanoscale structural changes on degradation and bioactivity, and3) quantifying how changing the nanostructure of the scaffolds affects in vitro bone growth. Mechanisms of bioactivity with respect to the amorphous calcium-silicate structure will be clarified.
拟议项目的目的是开发新的支架材料作为骨再生的成骨模板,这可能在该领域的医疗保健革命中发挥关键作用。该项目是在材料科学,物理学和生物学的接口。将开发新型纳米复合材料(硅酸钙/聚合物),其在纳米级和宏观尺度上模拟骨结构,纳米级骨是胶原(聚合物)和骨矿物质(陶瓷)的纳米级复合材料,宏观尺度上松质骨具有大孔网络。通过该项目,将首次研究这些新材料和生物活性玻璃(硅酸钙)支架的纳米和原子尺度结构变化对骨细胞反应的影响。支架将从原子到宏观尺度进行优化,以促进骨生长。支架将基于生物活性溶胶-凝胶衍生的玻璃,其结合到骨并溶解在体内,释放刺激新骨生长的离子产物。纳米复合材料预计也会这样做,尽管人们对这两种材料的纳米结构如何影响细胞反应知之甚少。该提案试图通过以下方式纠正这一点:1)使用尖端的表征技术,如NMR。利用同步辐射源X射线衍射(XRD)和中子衍射(ND),研究加工变量(例如最终加工温度和聚合物含量)如何影响支架纳米结构和机械性能。不仅将采用这些技术的发达方面,而且将探索新的途径,包括17 O和43 Ca MAS NMR(后者研究较少)、原位XRD以在真实的时间和精确的同位素ND差异实验中检查无定形结构的结构发展2)研究纳米级结构变化对降解和生物活性的影响,和3)量化改变支架的纳米结构如何影响体外骨生长。将阐明无定形硅酸钙结构的生物活性机制。

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)
Rare earth oxides as nanoadditives in 3-D nanocomposite scaffolds for bone regeneration
  • DOI:
    10.1039/c0jm01072c
  • 发表时间:
    2010-01-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Karakoti, Ajay S.;Tsigkou, Olga;Seal, Sudipta
  • 通讯作者:
    Seal, Sudipta
Template synthesis of ordered macroporous hydroxyapatite bioceramics.
  • DOI:
    10.1039/c1cc11819f
  • 发表时间:
    2011-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    L. Ji;G. Jell;Yixiang Dong;Julian R. Jones;M. Stevens
  • 通讯作者:
    L. Ji;G. Jell;Yixiang Dong;Julian R. Jones;M. Stevens
Preliminary Surface Study of Short Term Dissolution of UK High Level Waste Glass
英国高放废玻璃短期溶解的初步表面研究
  • DOI:
    10.1016/j.mspro.2014.10.030
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Ahmad N
  • 通讯作者:
    Ahmad N
New trends in bioactive scaffolds: The importance of nanostructure
Bioactive glass sol-gel foam scaffolds: Evolution of nanoporosity during processing and in situ monitoring of apatite layer formation using small- and wide-angle X-ray scattering.
  • DOI:
    10.1002/jbm.a.32206
  • 发表时间:
    2009-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    V. Fitzgerald;Richard P. Martin;Julian R. Jones;Dong Qiu;K. Wetherall;Robert M. Moss;R. J. Newport
  • 通讯作者:
    V. Fitzgerald;Richard P. Martin;Julian R. Jones;Dong Qiu;K. Wetherall;Robert M. Moss;R. J. Newport
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    成島尚之
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  • DOI:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Joel Turner;Azadeh Rezaei;Akiko Obata;Alexandra Porter;Julian Jones;Gavin Jell
  • 通讯作者:
    Gavin Jell
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  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
    Julian Jones
  • 通讯作者:
    Julian Jones
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  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Akiko Obata;Toshihisa Mizuno;Shuhei Koeda;Makoto Shimada;Koji Mizuno;Makito Iguchi;Julian Jones;Toshihiro Kasuga
  • 通讯作者:
    Toshihiro Kasuga
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骨细胞中硅酸盐物质的细胞摄取
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Joel Turner;Azadeh Rezaei;Julian Jones;Alexandra Porter;Akiko Obata;Gavin Jell
  • 通讯作者:
    Gavin Jell

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