β-defensin2修饰功能化材料PSeD-M诱导眶骨再生及其机制的研究
结题报告
批准号:
81600766
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
17.0 万元
负责人:
庄艾
依托单位:
学科分类:
H1307.全身疾病眼部表现、眼眶疾病
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙静、邓远、谢青、魏炜、丁伊
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中文摘要
眼眶结构特殊、功能重要,一侧毗邻副鼻窦空腔,局部血供差,缺乏成骨细胞,菲薄骨壁一旦损伤易造成患者视功能障碍和颅面畸形,需要应用材料进行修复。然而,临床现有修复材料不可降解,且易造成感染、排异等严重并发症。我们前期研究证明,骨髓基质干细胞(BMSCs)复合多孔支架材料可修复眼眶骨缺损、促进骨再生。但材料植入后降解速率与新骨形成不匹配,成骨效率低;且材料直接与副鼻窦空腔相通,局部微环境差,感染率居高不下。现有研究表明,人抗菌肽β-defensin2具有广谱抗菌、促进细胞增殖和分化、调节免疫、促进伤口愈合等多种功能。本项目针对眶骨再生效率低和植入材料并发感染的问题,提出应用β-defensin2修饰功能化可降解材料PSeD-M,修复犬眶壁标准骨缺损,评价其应用于眶骨修复和再生的安全性和有效性,探讨其促进眶骨再生的机制,有望为临床应用功能化材料实现自体骨再生提供新产品和新思路。
英文摘要
The orbit has a vital function and a special structure. It’s adjacent to the paranasal sinus cavity, of poor local blood supply and lacking in osteoblasts. Injuries of the orbital walls can cause visual dysfunction and craniofacial deformities, which need to be repaired by biomaterials. However, existing clinical materials are non-biodegradable, and can cause complications of infection, rejection, cyst formation, etc. Our previous studies demonstrated that porous scaffolds combined with bone mesenchymal stem cells (BMSCs) could promote bone regeneration. But the rates of material degradation and new bone formation do not match, and materials are directly exposed to paranasal sinus cavity, thus the osteogenesis efficacy is low while the infection rate is high. Studies showed that human antimicrobial peptideβ-defensin2 had a broad antimicrobial spectrum, and had functions of promoting cell proliferation and differentiation, regulating immune activity, and promoting wound healing. This project uses the functional biomaterial PSeD-M modified by β-defensin2 to repair dog orbital wall defect, evaluating the safety and effectiveness of its application in bone repair and regeneration and exploring its mechanism of promoting bone regeneration. The study is promising for clinical application of functional materials to achieve autologous bone regeneration with new products and new ideas.
眼眶外伤、肿瘤、炎症等均可造成眼眶骨缺损,手术通常需要植入人工材料修复,但术后常存在感染、排异及囊肿形成等多种并发症。这主要是由于眼眶具有特殊的解剖结构和局部微环境,一方面,眶壁骨质菲薄,缺少内源性成骨细胞,另一方面,眼眶与副鼻窦相邻,骨壁一侧为副鼻窦空腔,局部血供差、骨再生能力低,植入材料直接暴露于副鼻窦空腔,已发生感染。因此,本课题组从兼顾提高修复材料的抗菌性与成骨性能出发,进一步制备功能化生物材料PSeD-M,并利用β-defensin2(BD2)抗菌肽修饰,增强功能化材料的抗感染性能。同时探讨BD2的促成骨性能,进一步构建同时具有抗菌和成骨双重作用的复合支架,探索抗菌肽应用于骨组织工程的可行性和安全性。本研究检测了生物浓度范围内梯度浓度BD2对于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌效果,发现BD2对两种细菌的起始抑菌浓度均在20ng/ml,且BD2在10-80ng/ml浓度范围内不影响BMSCs细胞的增殖和活性,并能显著降低局部炎症因子的表达。我们证明在以MEMα为培液的BMSCs中加入20ng/mlBD2共培养,进行成骨分化诱导后,通过qPCR、WB、ARS染色、ALP检测证实大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)可在BD2诱导下向成骨细胞分化。BD2/PSeD-M支架联合BMSCs修复大鼠颅骨标准骨缺损,术后8周进行microCT扫描,四环素、钙黄绿素、茜素红荧光示踪发现复合支架能有效促进大鼠颅骨再生,并且植入PSeD-M/BMSCs/BD2支架新生骨面积明显高于PSeD-M/BMSCs细胞材料组、PSeD-M单纯材料组和空白对照组。研究结果证明新制备的复合材料植入机体后不仅能减少细菌感染隐患,同时具有良好生物相容性、可降解性和成骨诱导性,有效诱导自体骨再生。课题组已在《J Mater Chem B》、《Sci Rep》、《中华眼科杂志》等发表本基金号标注的论文5篇,申请发明专利1项,参加国内外学术交流会议5次,协助培养博士研究生1名,目前还有在读博士研究生2名从事于本课题相关的进一步研究工作。
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:10.18240/ijo.2019.09.20
发表时间:2019
期刊:International Journal of Ophthalmology
影响因子:1.4
作者:Zhuang Ai;Sun Jing;Shi Wo Dong
通讯作者:Shi Wo Dong
DOI:10.1039/c6tb03150a
发表时间:2017-03
期刊:Journal of materials chemistry. B
影响因子:--
作者:Wei Wei-Wei;Jipeng Li;Shuo Chen;Mingjiao Chen;Qing Xie;Hao Sun;Jing Ruan;Huifang Zhou;
通讯作者:Wei Wei-Wei;Jipeng Li;Shuo Chen;Mingjiao Chen;Qing Xie;Hao Sun;Jing Ruan;Huifang Zhou;
DOI:--
发表时间:2019
期刊:中华眼科杂志
影响因子:--
作者:庄艾;孙静;张硕;周慧芳
通讯作者:周慧芳
A new method for locating the proximal lacerated bicanalicular ends in Chinese preschoolers and long-term outcomes after surgical repair.
定位中国学龄前儿童近端撕裂双小管末端的新方法及手术修复后的长期结果
DOI:10.1097/md.0000000000007814
发表时间:2017-08
期刊:Medicine
影响因子:1.6
作者:Zhuang A;Jin X;Li Y;Fan X;Shi W
通讯作者:Shi W
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