课题基金 / 基金详情

基于环状结构促进大动物长段气管缺损修复

批准号:
82070022
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
姜格宁
依托单位:
学科分类:
环境因素与气道疾病
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
姜格宁

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
修复长段气管缺损是国际难题,关键在于缺乏理想的气管替代物。组织工程技术有望构建具有生命活性的气管替代物,但受仿生力学特性(径向刚性和纵向柔韧性)、血管化、上皮化等难题制约,至今未取得临床突破。本课题设计“环状结构”构建方案,先联合3D生物打印技术及生物力学反应器构建具有高力学强度的仿生软骨环,再对负载促血管因子的胶原环内环表面接种上皮细胞;随后通过硅胶管串联形成“软骨环-胶原环”交替排列的嵌合体,植入体内后包裹带血供肌肉组织,随着胶原环的逐步降解,软骨环之间的支架材料逐渐由结缔组织及血管替代长入,且长入内腔的血供会促进上皮的增生和迁移完成上皮化,最终形成“软骨环-结缔组织环”交替排列的仿生气管组织,一并解决仿生力学特性、血管化及上皮化的三大难题。最后,整合上述多种方案并改进前期已有修复技术,进行羊长段气管缺损修复和移植物结构、功能长期评估,为组织工程技术修复长段气管缺损的临床转化奠定基础。
英文摘要
Reconstruction of large segmental trachea defect is an international dilemma and the key challenge is the lack of an ideal tracheal substitute. Tissue engineering technology is expected to build a bioactive tracheal substitute, but it is still restricted by a series of thorny problems such as biomimetic mechanical properties (radial rigidity and longitudinal flexibility), vascularization, and epithelialization, so no clinical breakthrough has been achieved until now. This project designed a "ring structure" construction scheme, we firstly combined 3D bioprinting technology and biomechanical reactors to build a cartilage ring with high mechanical strength; Then, the collagen ring is loaded with angiogenic factor and its inner surface is colonized with epithelial cells; A chimera of cartilage ring/ collagen ring alternate structure is fabricated by silicon tube. Afterwards, the chimera is implanted into muscle tissue with abundant blood supply. With gradually degrade of the collagen rings, the collagen materials between cartilage rings is gradually replaced by connective tissue and blood vessels. The blood supply that penetrating into the lumen will promote the proliferation and migration of the epithelium, and eventually forms a biomimetic tracheal tissue featured with cartilage ring/connective tissue alternately structure, simultaneously solving the major problems of biomimetic mechanical properties, vascularization and epithelialization. Finally, we combine the above-mentioned multiple schemes with improved repair technology to perform long segmental tracheal defect repair and evaluate long-term structure and function of the graft. The current study provides a technical and theoretical basis for the clinical translation of repairing long-term tracheal defects by tissue engineering technology.
研究成果1:.生物仿生气管的制造,采用软骨环与血管化纤维组织(CRVFT)架构交替分布,具有完美再现正常气管结构和功能的潜力。在本研究中,我们描述了一种定制的含有硫酸软骨素的II型去端肽胶原(COL II/CS)支架,该支架具有出色的软骨生成能力,以及一种I型去端肽胶原(COL I)支架,用于促进血管化纤维组织的形成。随后,我们采用了一种高效的模块化环策略,开发了基于CRVFT的生物仿生气管。通过使用骨髓干细胞对环状COL II/CS支架进行再细胞化,模拟天然软骨环组织,实现了软骨环的体外工程化。通过在硅管上交替堆叠软骨环和环状COL I支架,成功在体内生成了一种具有仿生生化成分的CRVFT基气管,具有仿生机械特性。所得的带有皮瓣肌肉的生物仿生气管用于大范围气管重建,表现出与天然气管相似的结构和功能特性,具有令人满意的治疗效果。这是首个利用干细胞进行长段气管软骨再生的研究,代表了一种用于大段气管重建的有前景的方法。.研究成果2:.全周段性气管缺损的重建仍然是一个国际性难题,关键挑战在于缺乏一种仿生气管替代物,其具有特定配置的软骨环与血管化纤维组织(CRVFT)交替排列。我们之前已经在体内展示了具有CRVFT的仿生气管替代物的形成。然而,仍然需要开发一种具备适当机械强度和软骨诱导活性的支架,以促进体内软骨的形成,从而避免繁琐的体外培养过程。在本研究中,我们制备了一种环状多孔丝素蛋白(SF)增强的去细胞软骨基质(DCM)支架(DCM/SF),其孔径适中(206.7 ± 12.5 μm)且孔隙率高(92.7 ± 2.5%),具有良好的细胞定植生物相容性。添加SF显著增强了DCM/SF支架的抗收缩能力和杨氏模量,同时降低了其水吸收率和降解速率。此外,与单独使用DCM或SF支架相比,DCM/SF支架显著促进了嵌入的骨髓干细胞(BMSCs)的软骨生成。进一步地,利用DCM/SF支架形成了一个软骨环,并在裸鼠皮下植入后重新填充了BMSCs。此外,通过在支架上间断堆叠BMSC-DCM/SF构建体,并在兔体内皮下植入4周,成功获得了具有显著CRVFT的仿生气管组织。该仿生气管实现了完全的血管化,并显示出与正常气管相似的生化成分和机械强度。本研究介绍了一种可靠的仿生气管组织再生新方法,显著推进了节段性气管缺损的修复进程。.种用于大段气管重建的有前景的方法。
血管内皮对肺移植供肺保存过程中炎症和损伤的调控作用及机制
  • 批准号:
    81770093
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    53.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    姜格宁
  • 依托单位:
生物压膜上皮种植技术促进带蒂大网膜包裹脱上皮细胞同种异体气管移植再上皮化的实验研究
  • 批准号:
    81570089
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    姜格宁
  • 依托单位:
雷帕霉素联合sTNFRI-IgGFc电-基因修饰树突状细胞诱导鼠肺移植免疫耐受的作用及机制研究
  • 批准号:
    81170075
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    姜格宁
  • 依托单位:
国内基金
海外基金