New processing route to porous bioactive glass composites for bone tissue scaffolds
用于骨组织支架的多孔生物活性玻璃复合材料的新加工路线
基本信息
- 批准号:RGPIN-2019-05379
- 负责人:
- 金额:$ 2.4万
- 依托单位:
- 依托单位国家:加拿大
- 项目类别:Discovery Grants Program - Individual
- 财政年份:2020
- 资助国家:加拿大
- 起止时间:2020-01-01 至 2021-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Bioactive glasses have been used for decades in biomedical applications where the repair and generation of new bone is required (e.g., dental implants; bone defects). A common strategy for using bioactive glasses is as composites--materials made from different materials to produce a more functional component. The most common bioactive bone tissue scaffolds are either particulate ceramics bound together with polymers, or sintered ceramics. Several methods are capable of producing porous scaffolds, however there is no generally accepted method, and the present work is focused on producing composite scaffolds through a simplified methodmixing a powder with a small volume of binding liquid. The major goal of this research is to create a particulate-based bioactive glass composite using a liquid ceramic precursor that cures in air (at room temperature and pressure) to bind bioactive glass particles together so as to form a mechanically stable bone tissue scaffold. The strategy of the proposed technology is to use clinically and commercially successful raw materials (bioactive glass) and water soluble silicate solutions (e.g., sodium silicate, “water glass”; an industrial and food safe adhesive). The innovative nature of this work is a new manufacturing route to produce porous bone tissue scaffolds to enable implementation with minimal impact on existing surgical methods. The scientific challenges to be overcome are determination of the ideal glass and silicate solution in the optimum amounts to be mixed, in an effective manner, so that carbon dioxide in the air will set the solution to bind bioactive glass particles with enough mechanical strength to permit shape retention and permit an in vitro bioactive response.
The proposed research challenges traditional thinking within the field of ceramicsto avoid elevated temperature to bind ceramic particles together. The technology will be able to be used in an operating room, on demand, to allow a surgeon to directly repair a bone defect by mixing a powder with a pre-measured amount of liquid and inserting the resultant paste into the wound site whereupon the composite will harden within a few minutes. The resultant composite scaffolds will promote bone in-growth and eventually be resorbed and replaced by new bone.
Experimental testing will be performed to determine: optimal glass type, particle shape, size, and distribution; type, amount, and concentrations of silicate solutions; setting time; porosity; strength; density; phases; and time to form hydroxcarbonate apatite in simulated bodily fluid immersion testing (a proxy for in vivo bioactivity). Materials characterization tools will aid in determining relationships between glass and the binder phase through visualization and quantification required for multiple regression analysis.
4 PhD, 1 MSc and 10 BSc HQP will gain highly desirable skills (e.g., communication, critical thinking, complex problem solving, and collaboration) during this grant.
生物活性玻璃已经在需要修复和产生新骨的生物医学应用中使用了几十年(例如,牙科植入物;骨缺损)。使用生物活性玻璃的一个常见策略是作为复合材料--由不同材料制成的材料,以产生更具功能性的组件。最常见的生物活性骨组织支架是与聚合物结合在一起的颗粒陶瓷或烧结陶瓷。制备多孔支架的方法有很多种,但目前还没有公认的方法,本工作主要是通过一种简单的方法--将粉末与少量的结合液混合制备复合支架。本研究的主要目标是使用在空气中(在室温和压力下)固化的液体陶瓷前体来创建基于颗粒的生物活性玻璃复合材料,以将生物活性玻璃颗粒结合在一起,从而形成机械稳定的骨组织支架。所提出的技术的策略是使用临床上和商业上成功的原材料(生物活性玻璃)和水溶性硅酸盐溶液(例如,硅酸钠,“水玻璃”;工业和食品安全粘合剂)。这项工作的创新性质是一种新的制造路线,以生产多孔骨组织支架,使实施对现有手术方法的影响最小。要克服的科学挑战是以有效的方式确定理想的玻璃和硅酸盐溶液的最佳混合量,使得空气中的二氧化碳将使溶液以足够的机械强度结合生物活性玻璃颗粒,以允许形状保持并允许体外生物活性反应。
拟议的研究挑战了陶瓷领域的传统思维,以避免高温将陶瓷颗粒结合在一起。该技术将能够在手术室中根据需要使用,以允许外科医生通过将粉末与预先测量的液体量混合并将所得糊剂插入伤口部位,从而在几分钟内使复合材料硬化来直接修复骨缺损。所得到的复合支架将促进骨向内生长,并最终被吸收并被新骨取代。
将进行实验测试以确定:最佳玻璃类型、颗粒形状、尺寸和分布;硅酸盐溶液的类型、量和浓度;凝固时间;孔隙率;强度;密度;相;以及在模拟体液浸泡测试中形成羟基碳酸盐磷灰石的时间(体内生物活性的代表)。材料表征工具将有助于通过多元回归分析所需的可视化和量化来确定玻璃和粘合剂相之间的关系。
4名博士,1名硕士和10名理学士HQP将获得非常理想的技能(例如,沟通,批判性思维,解决复杂问题和协作)。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Nychka, John其他文献
Nychka, John的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Nychka, John', 18)}}的其他基金
New processing route to porous bioactive glass composites for bone tissue scaffolds
用于骨组织支架的多孔生物活性玻璃复合材料的新加工路线
- 批准号:
RGPIN-2019-05379 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 2.4万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
New processing route to porous bioactive glass composites for bone tissue scaffolds
用于骨组织支架的多孔生物活性玻璃复合材料的新加工路线
- 批准号:
RGPIN-2019-05379 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 2.4万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
New processing route to porous bioactive glass composites for bone tissue scaffolds
用于骨组织支架的多孔生物活性玻璃复合材料的新加工路线
- 批准号:
RGPIN-2019-05379 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 2.4万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Self-Organized Hierarchically Rough Ceramic Coatings
自组织分级粗糙陶瓷涂层
- 批准号:
RGPIN-2014-05419 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 2.4万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Dynamic Mechanical Modeling of Protective Glove Materials Under Impact Loading
冲击载荷下防护手套材料的动态力学建模
- 批准号:
530683-2018 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 2.4万 - 项目类别:
Engage Grants Program
Self-Organized Hierarchically Rough Ceramic Coatings
自组织分级粗糙陶瓷涂层
- 批准号:
RGPIN-2014-05419 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 2.4万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Self-Organized Hierarchically Rough Ceramic Coatings
自组织分级粗糙陶瓷涂层
- 批准号:
RGPIN-2014-05419 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 2.4万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Self-Organized Hierarchically Rough Ceramic Coatings
自组织分级粗糙陶瓷涂层
- 批准号:
RGPIN-2014-05419 - 财政年份:2015
- 资助金额:
$ 2.4万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Self-Organized Hierarchically Rough Ceramic Coatings
自组织分级粗糙陶瓷涂层
- 批准号:
RGPIN-2014-05419 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 2.4万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Microwave NDT for volumetric flaw detection in HDPE pipeline welds
用于 HDPE 管道焊缝体积探伤的微波无损检测
- 批准号:
436349-2012 - 财政年份:2012
- 资助金额:
$ 2.4万 - 项目类别:
Engage Grants Program
相似国自然基金
高浓度耐丙酸酵母生产废水胁迫下厌氧消化菌群自适性生态演化机制
- 批准号:JCZRLH202500906
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
基于深度学习模型的自主神经评估在心梗后患者预后的预测能力
- 批准号:JCZRYB202500406
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
脉冲电芬顿工业水处理的方法构建
- 批准号:JCZRQT202500052
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
基于类脑视觉的面部编码机理与模型
- 批准号:
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
山地环境下的无人机视觉定位算法研究与验证
- 批准号:
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
采后羊脂醛处理对猕猴桃果实抗病性的诱导机制
- 批准号:
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
异质混杂交通多目标检测的多尺度融合方法研究
- 批准号:
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
多源光学遥感影像时空谱跨模态智能融合方法研究
- 批准号:
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
“电渗析-电氧化”耦合技术资源化处理氨氮废水性能研究
- 批准号:
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
应用于消费电子的高感霍尔光学防抖芯片
- 批准号:
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
相似海外基金
New processing route to porous bioactive glass composites for bone tissue scaffolds
用于骨组织支架的多孔生物活性玻璃复合材料的新加工路线
- 批准号:
RGPIN-2019-05379 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 2.4万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
New processing route to porous bioactive glass composites for bone tissue scaffolds
用于骨组织支架的多孔生物活性玻璃复合材料的新加工路线
- 批准号:
RGPIN-2019-05379 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 2.4万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
The episodic autobiographical memory hypothesis of preclinical Alzheimer's disease: Developing a new approach for early cognitive detection and measurement of Alzheimer's disease
临床前阿尔茨海默病的情景自传体记忆假说:开发一种阿尔茨海默病早期认知检测和测量的新方法
- 批准号:
9912065 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 2.4万 - 项目类别:
New processing route to porous bioactive glass composites for bone tissue scaffolds
用于骨组织支架的多孔生物活性玻璃复合材料的新加工路线
- 批准号:
RGPIN-2019-05379 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 2.4万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Mapping new dimensions in gene expression regulation
绘制基因表达调控的新维度
- 批准号:
10152617 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 2.4万 - 项目类别:
Mapping new dimensions in gene expression regulation
绘制基因表达调控的新维度
- 批准号:
10391492 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 2.4万 - 项目类别:
Mapping new dimensions in gene expression regulation
绘制基因表达调控的新维度
- 批准号:
9920165 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 2.4万 - 项目类别:
Mapping new dimensions in gene expression regulation
绘制基因表达调控的新维度
- 批准号:
10810411 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 2.4万 - 项目类别:
A New Paradigm for Rapid, Accurate Cardiac Magnetic Resonance Imaging
快速、准确的心脏磁共振成像的新范例
- 批准号:
10171886 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 2.4万 - 项目类别:
A New Paradigm for Rapid, Accurate Cardiac Magnetic Resonance Imaging
快速、准确的心脏磁共振成像的新范例
- 批准号:
9330525 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 2.4万 - 项目类别: