导电丝素蛋白仿生组织工程支架中的微环境动态调控及神经再生

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21674018
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0509.生态环境材料化学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Microenvironment of cells is very significant for nerve repair and regeneration. Due to the simple structures and poor biocompatibility, it is hard for most of the artificial nerve tissue engineering scaffolds to precisely regulate the growth, proliferation of neural cells. Some applications, such as long-segment nerve repair, were limited accordingly. Recently, the applicant successfully prepared regenerated silk fibroin (RSF) tissue engineering scaffolds with good mechanical properties, biocompatibility and biodegradability. However, the microenvironment of cells in the electrospun scaffolds cannot be regulated well. This project constructs biomimetic RSF based scaffolds with micro-channel structures by using microfluidic technology. To fabricate a novel conductive RSF channels, derivatives of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) are synthesized with / or deposited on RSF in the channels via in situ reaction of microfluids. Dynamic cell culture systems are constructed by perfusing cell culture medium and applying electric fields in the microfluidic channels. The purpose of this project is to boost the neural cell growth, morphology, distribution and orientation in the scaffolds by precisely regulating the microenvironment of cells, such as pressure driven mechanical stimulation of fluids, electric stimulation and nutrition feeding. It may also provide new ideas and methods for the design of conductive tissue engineering scaffolds and the construction of flexible bio-electronic devices.
细胞微环境对神经修复和再生非常重要。人工神经组织工程支架通常结构简单、生物相容性欠佳,难以高效引导和精确调控神经细胞的生长、增殖等活动,限制了其在长段神经修复等领域的应用。近期申请者成功制备出力学性能优异、生物相容性良好且可降解的再生丝素蛋白(RSF)静电纺组织工程支架,但尚无法精确调控细胞生长的微环境。本项目拟采用RSF作为支架构筑材料,基于微流体技术构建支架微通道结构,通过微通道内流体原位反应,实现聚(3,4-乙烯二氧噻吩)衍生物在RSF微通道表面的导电复合修饰,制备导电RSF新材料。通过压力和电渗驱动并施加电场,仿生构建神经细胞的体外动态灌注培养系统,精确调控神经细胞生长微环境,促进其在支架中的有序生长和增殖;揭示微通道中流体力学刺激、电信号刺激及营养供给对神经细胞的生长形态、分布取向的单一及协同作用机制,为导电神经组织工程支架的设计及柔性生物电子器件的构建提供新思路与方法。

结项摘要

细胞微环境对神经修复和再生非常重要,开发具有优异力学性能、生物相容性且可仿生调控细胞生长微环境的导电神经组织工程支架具有重要意义。本项目从再生丝素蛋白(RSF)薄膜的导电改性出发,设计制备了多种RSF导电薄膜,构建了RSF导电微流体支架,并用其构筑动态培养神经细胞的微环境,揭示了流体力学刺激和电刺激对神经细胞的诱导分化作用。设计了基于十二烷基硫酸钠(SDS)的胶束水相体系,实现了羟甲基-3,4乙烯二氧噻吩(EDOT-OH)在RSF薄膜表面有效牢固地氧化聚合沉积,制备了电导率为0.006 S/cm的RSF导电薄膜。发展了过硫酸铵(APS)/ FeCl3双氧化剂引发体系,进一步提升RSF薄膜导电性(电导率为0.089 S/cm)的同时,改善了其光学透明性,在可见光区的透光率超过70%,其有利于PC12细胞的黏附、分化,并实现了对PC12细胞的电刺激培养及该过程中细胞的实时原位观察。进一步地构筑了微通道导电的透明RSF微流体支架,其两端电阻在培养环境中低至100000 Ω,采用压力驱动的方式动态灌流培养细胞,并对细胞施加电刺激,仿生构建了神经细胞的体外生长微环境,验证了电刺激可诱导PC12细胞的生长和分化。同时,通过构建石墨烯网络镶嵌修饰的RSF导电纤维支架,证实了电刺激对神经细胞生长和分化的调控作用及RSF导电支架在神经修复领域应用的潜力。为实时监测RSF支架微通道内的作用力,基于RSF开发了平均断裂强度为710.2 MPa、光损耗低至1.0 dB/cm、声速可达3.0 km/s的可编织生物光纤,有望为后续在RSF微通道中集成可降解的光学传感器提供构筑材料。为提高导电RSF微流体体系的生物相容性、生物降解性,并进一步实现体系自供电,基于可控剥离技术制备了单分子层厚的丝素纳米带,以其为构筑基元,制备了全降解型摩擦纳米发电机,为后续与RSF微流体支架集成、实现体系的全降解及自供电奠定了基础。本项目的研究为构筑新型RSF基功能材料提供了新的思路和方法,并对扩展RSF材料在神经修复、组织再生、生物电子领域的应用具有重要启示。

项目成果

期刊论文数量(21)
专著数量(0)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(1)
专利数量(4)
Graphene trapped silk scaffolds integrate high conductivity and stability
石墨烯捕获丝支架集高导电性和稳定性于一体
  • DOI:
    10.1016/j.carbon.2019.03.042
  • 发表时间:
    2019-07-01
  • 期刊:
    CARBON
  • 影响因子:
    10.9
  • 作者:
    Zhang, Chao;Fan, Suna;Zhang, Yaopeng
  • 通讯作者:
    Zhang, Yaopeng
Mesenchymal Stem Cell-Seeded Regenerated Silk Fibroin Complex Matrices for Liver Regeneration in an Animal Model of Acute Liver Failure
间充质干细胞接种的再生丝素蛋白复合物基质用于急性肝衰竭动物模型的肝再生
  • DOI:
    10.1021/acsami.7b02805
  • 发表时间:
    2017-05-03
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Xu, Lijuan;Wang, Shufang;Yan, Li
  • 通讯作者:
    Yan, Li
Super-strong and Intrinsically Fluorescent Silkworm Silk from Carbon Nanodots Feeding.
来自碳纳米点喂养的超强和本质荧光蚕丝
  • DOI:
    10.1007/s40820-019-0303-z
  • 发表时间:
    2019-09-11
  • 期刊:
    Nano-micro letters
  • 影响因子:
    26.6
  • 作者:
    Fan S;Zheng X;Zhan Q;Zhang H;Shao H;Wang J;Cao C;Zhu M;Wang D;Zhang Y
  • 通讯作者:
    Zhang Y
Microfluidic dry-spinning and characterization of regenerated silk fibroin fibers
再生丝素纤维的微流干纺及表征
  • DOI:
    10.3791/56271
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Visualized Experiments
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Qingfa Peng;Huili Shao;Xuechao Hu;Yaopeng Zhang
  • 通讯作者:
    Yaopeng Zhang
All-organic conductive biomaterial as an electroactive cell interface
作为电活性细胞界面的全有机导电生物材料
  • DOI:
    10.1021/acsami.8b13820
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Ao Zhuang;Yongjun Bian;Jianwei Zhou;Suna Fan;Huili Shao;Xuechao Hu;Bo Zhu;Yaopeng Zhang
  • 通讯作者:
    Yaopeng Zhang

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:
    {{ item.journal_name }}
  • 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.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

再生丝素蛋白水溶液的干法纺丝
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    功能高分子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵瀛梅;邵惠丽;张耀鹏;胡学超;魏伟
  • 通讯作者:
    魏伟
利用同步辐射X射线衍射研究家蚕的纺丝过程
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    原子能科学技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡学超;张耀鹏;邵惠丽;黄燕;罗杰
  • 通讯作者:
    罗杰
蜘蛛与蚕的人工强制纺丝研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    功能高分子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张耀鹏;邵惠丽;胡学超;赵瀛梅
  • 通讯作者:
    赵瀛梅
机器人自动控制超短脉冲激光制备口腔种植窝洞的参数研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中华口腔医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    原福松;郑剑桥;张耀鹏;王勇;孙玉春;吕培军
  • 通讯作者:
    吕培军
口腔临床微机器人自动化牙体预备系统中全冠预备适宜参数初探
  • DOI:
    10.3760/cma.j.issn.1002-0098.2017.05.002
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中华口腔医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    原福松;王勇;张耀鹏;孙玉春;王党校;吕培军
  • 通讯作者:
    吕培军

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

张耀鹏的其他基金

基于多层次结构调控的丝素蛋白自供电支架的构筑与神经修复研究
  • 批准号:
    52173031
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
2013年全国高分子学术论文报告会
  • 批准号:
    21344402
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    4.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
基于多功能微流体芯片的动物丝蛋白的聚集态结构调控及仿生纺丝
  • 批准号:
    21274018
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    80.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
微流体仿生通道中流动态再生丝素蛋白水溶液的液晶态结构转变
  • 批准号:
    50803011
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

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

        graph TD
          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]
      
关闭
close
客服二维码