课题基金基金详情
基于柠檬酸的新型生物支架修复大段骨缺损及其促进骨矿化的机制研究
结题报告
批准号:
31370985
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
张忠民
依托单位:
学科分类:
C1003.组织工程学
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
JianYang(杨健)、王亮、黄敏军、赖萍琳、鄢博、黄彬、王小开
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中文摘要
伴大段骨缺损的复杂性骨折是骨科顽症之一,随着组织工程技术的日新月异,可降解高分子材料在修复骨缺损中已取得较好疗效。但高度仿生性、完全骨整合能力及在体降解等问题困扰当前骨生物材料的发展。本课题组最近研制出一种基于柠檬酸的新型可降解高分子材料,首次将天然骨中5%柠檬酯成分纳入材料设计,且能复合65%羟基磷灰石,最大程度模拟天然骨的构成。我们预实验发现:该材料模量和强度可与人体皮质骨相媲美且降解可调,植入兔体内6周后不产生慢性炎症反应,具有很强的骨诱导和骨整合能力;且能显著提高成骨分化早期碱性磷酸酶(ALP)和Osterix mRNA表达水平,并极大促进骨髓基质细胞(BMSCs)成骨分化过程中钙结节形成。本项目拟使用该材料联合BMSCs细胞移植,在大动物(山羊)水平,进一步研究其修复大段骨缺损的近期和远期疗效及其作用机制,并在体外探讨柠檬酸促进成骨分化的分子机制。为该材料今后进入临床提供实验依据.
英文摘要
Complicated fractures combined with large bone defects have always been one of the most challengeable diseases in orthopedics. However, with the increasingly development of tissue engineering technology, biodegradable polymer materials have achieved good effects in the treatment of these diseases, highly biomimetic, complete osseointegration, and side-effect-free biodegradation in vivo are the main problem faced with present biomaterials. Recently, we developed a biodegradable, mechanically strong, citrate-based polymer blend/HA (CBPBHA) composite with a compressive strength of 116.23 ± 5.37 MPa similar to that of human cortical bone without altering their osteoinductivity and osteoconductivity. In our preliminary experiment, the composites perform well integrated with the host bone with almost no fibrous tissue encapsulation after 6 weeks of implantation into the lateral femoral condyles of rabbit knees. What's more, we also found the composites can greatly up-regulate the expression of ALP and Osterix mRNA, which are the key factors in osteogenesis, during the osteogenic differentiation of C2C12. Besides, what makes we more interesting is that, the citric acid can obviously enhance the bone mineralization in the osteogenic differentiation of bone marrow stromal cells. The discovery of CBPBHA composites bridges the gap in previous bone biomaterial designs in that the role of citrate molecules was inadvertently overlooked. The CBPBHA composites represent a new generation of bone biomaterials which offers new opportunities to tackle the challenges in bone tissue engineering and in the treatment of orthopedics persistent diseases. In this research, we intend to further study the short and long-term effects of CBPBHA scaffolds combined with bone marrow stromal cells transplantation in the management of goats' large bone defects, and to further explore the mechanism of its bone mineralization enhancement.
在全世界范围内,每年大约有220万的骨移植手术,已经成为及输血之后的第二大移植手术,大部分的骨移植手术都能完全愈合,但是也有一小部分骨移植手术不愈合或者是延迟愈合。其中最重要的原因是缺乏合适的骨移植材料,所以移植材料的选择对于骨移植手术是极其重要的。目前移植物主要有三种:自体骨移植、同种异体骨移植以及组织工程骨生物材料移植等。在几十年来的发展历程中,已有大量人工组织工程生物材料先后问世,在临床修复治疗中取得了令人欣慰的疗效。因此,组织工程骨生物材料在将来有望取代自体骨移植和同种异体骨移植,骨移植手术的首选方法之一。 .本课题组研发的基于柠檬酸的新型可降解高分子无机复合材料( CBPBHA) 由氨基掺杂聚酯弹性体及聚二醇柠檬酸酯构成高分子共混物与羟基磷灰石复合。利用柠檬酸的多羟基结构特点,能和羟基磷灰石的钙紧密螯合,极大提高了该材料复合 HA 的能力(最多能复合 65%的 HA)及其生物力学强度。该材料的模量与强度可与人体皮质骨相媲美且强度与降解可调,动物实验表明该材料具有很强的骨诱导能力,与大多数合成材料不同,该材料在体外能显著促进 BMSCs 成骨分化过程中钙结节形成,在体内 6 周后不产生慢性炎症反应,且能和周围天然骨充分融合。动物实验中,将支架材料移植于兔子的桡骨缺损处,15周后缺损处基本愈合;将支架材料模拟椎间融合器移植于兔子椎体间能够使上下椎体融合。细胞实验结果表明该材料能显著促进小鼠 C2C12 细胞成骨分化早期碱性磷酸酶( ALP)和 Osterix mRNA 的表达水平。结果表明,此种生物材料具有很强的骨诱导性、骨传导性和良好的生物相容性,而且能够提供足够的支撑强度。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2014
期刊:中国临床解剖学杂志
影响因子:--
作者:汤嘉军;杨宇超;陈国荣;张忠民
通讯作者:张忠民
A fast degradable citrate-based bone scaffold promotes spinal fusion
一种快速可降解的柠檬酸盐骨支架促进脊柱融合
DOI:--
发表时间:2015
期刊:Journal of Materials Chemistry B
影响因子:7
作者:Jiajun Tang;Jinshan Guo;Zhen Li;Cheng Yang;Denghui Xie;Jian Chen;Shengfa Li;Gloria B. Kim;Xiaochun Bai;Zhongmin Zhang;Jian Yang
通讯作者:Jian Yang
Poly(1,8-octanediol citrate)/bioactive glass composite with improved mechanical performance and bioactivity for bone regeneration
聚(1,8-辛二醇柠檬酸酯)/生物活性玻璃复合材料具有改善的机械性能和骨再生生物活性
DOI:10.1016/j.cclet.2017.07.014
发表时间:2017-11
期刊:chinese chemical letters
影响因子:9.1
作者:Hui-Hui Ren;Hui-Yu Zhao;Yang Cui;Xiang Ao;Ai-Ling Li;Zhong-Min Zhang;Dong Qiu
通讯作者:Dong Qiu
DOI:10.1007/s00441-016-2528-1
发表时间:2017-02
期刊:Cell and tissue research
影响因子:3.6
作者:Jiang HJ;Tian XG;Huang SB;Chen GR;Huang MJ;Chen YH;Yan B;Li SF;Tang JJ;Zhao HY;Wang L;Zhang ZM
通讯作者:Zhang ZM
DOI:--
发表时间:2017
期刊:MOLECULAR MEDICINE REPORTS
影响因子:3.4
作者:GUORONG CHEN;HUAJI JIANG;XINGGUI TIAN;JIAJUN TANG;XIAOCHUN BAI;ZHONGMIN ZHANG;LIANG WANG
通讯作者:LIANG WANG
Clusterin通过TGF-β1/ALK5轴调控机械应力介导黄韧带肥厚的机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    53万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    张忠民
  • 依托单位:
一种新型特异性聚集诱导发光(AIE)材料用于可视化监测成骨细胞转化程度和骨折不愈合的早期诊断研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    55万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    张忠民
  • 依托单位:
新型椎间盘退变动物模型的构建及其应力生物学的机制研究
  • 批准号:
    81874013
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    张忠民
  • 依托单位:
ω-3/ω-6脂肪酸调控mTORC1信号介导终板软骨细胞自噬的机制研究
  • 批准号:
    81672228
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    张忠民
  • 依托单位:
国内基金
海外基金