胶原纤维矿化结晶动力学方法的构建与调控机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21771160
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    64.0万
  • 负责人：
    潘海华
  • 依托单位：
    浙江大学
  • 学科分类：
    B0506.智能与仿生材料化学
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The mineralization of collagen-I fibers is the key step to the biomineralization of bone and dentin. However, because of the lack of the supporting from crystallization kinetics of the collagen fibers , the regulation mechanism remains intensive debates. In this project, a method for the determination of crystallization kinetics of collagen-I fibers system will be established by the micro-analysis technique of in situ optical microscopy and atomic force microscopy, and ex-situ TEM characterizations. By the image analysis, the crystallization kinetics of the crystallization ratio, the induction time and the crystallization rate can be determined. A crystallization model will be established based upon crystallization kinetics, which can reveal key factors for the regulation of the mineralization of collagen fibers. The promotion effect of some functional molecules on collagen mineralization will be discussed for a better understanding of the regulation mechanism, which will play as a guide-line for the repair of dentin via biomimetic mineralization. This project will provide a novel and solid method for the understanding of the mechanism of biomineralization systems.
胶原纤维矿化结晶是骨和牙生物矿化的关键，但由于缺乏对其结晶动力学过程的直接研究，因此在调控机制理解方面还存在争议。本项目拟采用原子力显微镜和光学显微镜原位测量并结合离位透射电镜显微技术，探索建立一种针对胶原纤维矿化体系的结晶动力学研究方法。通过显微测量结果，定量分析胶原纤维的矿化结晶度，获取结晶诱导时间和矿化速率等结晶动力学数据。依据结晶理论构建矿化结晶模型，并揭示影响胶原纤维矿化的关键因素。再根据矿化功能分子提高胶原矿化速率的情况，从结晶动力学的角度进一步理解胶原纤维矿化的调控机制，并用于指导牙本质的仿生再矿化研究。该项目的开展有望为生物矿化提供新的研究方法并提供可靠的调控机制。

结项摘要

胶原纤维矿化是揭示骨矿化调控机理的重要模型体系，对其矿化过程动力学过程的研究是理解胶原矿化机制的基础。本项目围绕该问题开展了胶原的自组装和胶原纤维制备的工艺优化研究，确定了胶原溶液重构具有天然结构纤维的最优条件，并成功在TEM镍网，云母表面制备了胶原纤维网络，并基于胶原多肽构建了类骨胶原凝胶材料。构建了胶原纤维矿化的结晶动力学的研究方法，通过原位扫描探针显微镜，激光共聚焦显微镜和离位矿化过程跟踪，对胶原纤维矿化动力学过程进行了研究和探索。探讨了胶原纤维矿化结晶的调控机制，基于葡萄糖，丁二酸等生物分子修饰胶原纤维的矿化动力学过程，发现胶原矿化的界面调控和间隙调控机制。牙本质再矿化修复的应用研究方面，发展了基于生物小分子，聚电解质加速牙本质再矿化的技术，并应用于解决牙本质修复和牙本质小管封堵的牙敏问题。已完成项目研究设定目标，共发表相关论文11篇，研究成果对于理解胶原矿化机制，构建类骨材料和仿生修复医学应用具有重要的意义。

项目成果

期刊论文数量（11）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
High strength brushite bioceramics obtained by selective regulation of crystal growth with chiral biomolecules
通过手性生物分子选择性调控晶体生长获得高强度透钙磷石生物陶瓷
  • DOI：
    10.1016/j.actbio.2020.01.047
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Acta Biomaterialia
  • 影响因子：
    9.7
  • 作者：
    Moussa Hanan;Jiang Wenge;Alsheghri Ammar;Mansour Alaa;El Hadad Amir;Pan Haihua;Tang Ruikang;Song Jun;Vargas Javier;McKee Marc D.;Tamimi Faleh
  • 通讯作者：
    Tamimi Faleh
Deep and compact dentinal tubule occlusion via biomimetic mineralization and mineral overgrowth
通过仿生矿化和矿物质过度生长实现深层而致密的牙本质小管闭塞。
  • DOI：
    10.1039/d1nr05479a
  • 发表时间：
    2021-12-07
  • 期刊：
    NANOSCALE
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Chen, Zhuo;Duan, Yuyan;Xie, Zhijian
  • 通讯作者：
    Xie, Zhijian
Amorphous Phase Mediated Crystallization: Fundamentals of Biomineralization
无定形相介导的结晶：生物矿化的基础
  • DOI：
    10.3390/cryst8010048
  • 发表时间：
    2018-01-01
  • 期刊：
    CRYSTALS
  • 影响因子：
    2.7
  • 作者：
    Jin, Wenjing;Jiang, Shuqin;Tang, Ruikang
  • 通讯作者：
    Tang, Ruikang
Oriented Crystallization of Hydroxyapatite in Self-Assembled Peptide Fibrils as a Bonelike Material.
作为骨样材料的自组装肽原纤维中羟基磷灰石的定向结晶。
  • DOI：
    10.1021/acsbiomaterials.1c00713
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    ACS Biomaterials-Science & Engineering
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Shao Changyu;Zhang Zhisen;Jin Wenjing;Zhang Zhan;Jin Biao;Jiang Shuqin;Pan Haihua;Tang Ruikang;De Yoreo James J;Liu Xiang Yang
  • 通讯作者：
    Liu Xiang Yang
仿生矿化增强材料
  • DOI：
    10.11862/cjic.2019.250
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    无机化学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    曹含;潘海华;唐睿康
  • 通讯作者：
    唐睿康

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其他文献

.柚皮素β-环糊精包合物对对乙酰氨基酚致小鼠急性肝损伤的保护作用
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    湖科技学院学报(医学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    潘海华;曹宇;胡少洋;雷欢;任平
  • 通讯作者：
    任平

其他文献

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潘海华的其他基金

从凝聚态化学角度研究基于磷酸钙离子寡聚体的胶原矿化问题
  • 批准号：
  • 批准年份：
    2020
  • 资助金额：
    63 万元
  • 项目类别：
    面上项目
在分子水平上研究生物矿化中的界面问题
  • 批准号：
    20701032
  • 批准年份：
    2007
  • 资助金额：
    15.0 万元
  • 项目类别：
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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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]
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