低弹多孔钛合金表面药物控释分子筛的构建及对骨形成的影响
批准号:
51271199
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
郭征
依托单位:
学科分类:
金属材料使役行为与表面工程
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
王春梅、矫义来、栗向东、付军、田宇兴、李小康、高勇、张涌泉、伍苏华
中文摘要
在生物医用材料中,多孔钛合金凭借优良的生物相容性、综合力学性能和仿生多孔结构特点成为人体硬组织替代物和修复物的理想材料。目前的多孔钛合金仍存在弹性模量不匹配、无生物活性作用、在微观水平上骨组织难以和金属材料实现骨整合、骨组织难以长入大体积的多孔材料内部等一系列问题。如何改进上述多孔钛合金的缺点是目前的研究热点。本研究利用电子束熔融技术将新型低弹钛合金制备成多孔结构,使其在骨小梁水平上实现弹性模量匹配;利用水热合成法在多孔钛合金载体表面构建大孔沸石分子筛涂层,再将包封骨形态发生蛋白的控释明胶微球加载于涂层孔隙内,使其具有释放活性物质发挥骨诱导作用的能力,在骨小梁与多孔结构机械铆合的基础上实现骨组织与分子筛涂层的骨整合,达到多孔钛合金植入体近远期生物稳定的目标。通过大动物骨缺损模型修复实验,观察新型复合多孔钛合金材料对新骨形成的影响,验证其治疗效果,为生物医用材料产品研发提供新的途径。
英文摘要
As a biomedical material, porous titanium alloy possesses excellent biocompatibility, mechanical properties and porous structure characteristics. It is a kind of ideal materials for human hard tissue replacement and repair. However, there are some defects of current porous titanium, such as elastic modulus mismatch and no biological activity. It is difficult for bone tissue to achieve osseointegration with the material at the microscopic level and difficult to grow into a large volume porous material. How to improve the shortcomings of the current porous titanium is the research focus.In this study, a new low-elastic titanium alloy will be used to match elastic modulus at the level of trabecular bone. Porous structure will be prepared by electron beam melting (EBM)technology and macroporous zeolite molecular sieve will be formed on porous titanium alloy by hydrothermal synthesis. Then gelatin microspheres controlled release of bone morphogenetic protein will be loaded in the pores of the surface coating. The composite material can release active substances to play a role in bone induction ability. Bone integration with molecular sieve coating will take place after bone mechanical riveting with porous titanium alloy. The aim is to achieve porous titanium implants short-term and long-term stable in the hunman body. By experiments to repair bone defectn of the large animals, validate the treatment effects of the new composite porous titanium material.The goal of the study is to improve the shortcomings of the current porous titanium and to provide a new way for biomedical material product development.
在生物医用材料中,多孔钛合金凭借优良的生物相容性、综合力学性能和仿生多孔结构特点成为人体硬组织替代物和修复物的理想材料。目前的多孔钛合金仍存在弹性模量不匹配、无生物活性作用、在微观水平上骨组织难以和金属材料实现骨整合、骨组织难以长入大体积的多孔材料内部等一系列问题。如何改进上述多孔钛合金的缺点是目前的研究热点。针对上述问题,本项目主要研究内容思路:利用电子束熔融技术将新型低弹钛合金制备成多孔结构,使其在骨小梁水平上实现弹性模量匹配;利用水热合成法在多孔钛合金载体表面构建大孔沸石分子筛涂层,再将包封骨形态发生蛋白的控释明胶微球加载于涂层孔隙内,使其具有释放活性物质发挥骨诱导作用的能力,在骨小梁与多孔结构机械铆合的基础上实现骨组织与分子筛涂层的骨整合,达到多孔钛合金植入体近远期生物稳定的目标。通过动物骨缺损模型修复实验,进一步观察新型复合多孔钛合金材料对新骨形成的影响,验证其治疗效果。. 在课题任务书的指导下,经过系列的实验设计和系统的科学研究,课题组已按照预定的研究目标成功制备出弹性模量与骨匹配的多孔钛合金材料并完成表面分子筛涂层改性,经扫描电镜及能谱分析测试验证分子筛涂层的成功复合。采用二次凝聚法获得平均粒径为171.49 nm,载药量为58.89±0.079 ng/mg的纳米级明胶微球,并采用真空冻干的方法成功吸附于多孔钛合金分子筛涂层表面,经过体外细胞培养和体内植入实验研究发现,该复合材料在体内外都具有良好的诱导成骨能力,促进多孔钛合金内部新生骨长入。目前,相关研究成果已发表SCI论文8篇,获得国家发明专利授权3项,参加国内外会议交流9次,培养博士研究生和硕士研究生各2名。
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A canine model of femoral head osteonecrosis induced by an ethanol injection navigated by a novel template.
由新型模板导航的乙醇注射诱导的犬股骨头坏死模型。
DOI:
10.7150/ijms.6314
发表时间:
2013
期刊:
International journal of medical sciences
影响因子:
3.6
作者:
[Wang C, Wang J, Zhang Y, Yuan C, Liu D, Pei Y, Li X, Wu Z, Li Y, Guo Z]
通讯作者:
Guo Z
Beta-tricalcium phosphate granules improve osteogenesis in vitro and establish innovative osteo-regenerators for bone tissue engineering in vivo.
β-磷酸三钙颗粒可改善体外成骨作用,并为体内骨组织工程建立创新的骨再生剂
DOI:
10.1038/srep23367
发表时间:
2016-03-22
期刊:
Scientific reports
影响因子:
4.6
作者:
[Gao P, Zhang H, Liu Y, Fan B, Li X, Xiao X, Lan P, Li M, Geng L, Liu D, Yuan Y, Lian Q, Lu J, Guo Z, Wang Z]
通讯作者:
Wang Z
Ceramic coating of a titanium alloy implant prevent cartilage damage due to localized cartilage defects
钛合金植入物的陶瓷涂层可防止局部软骨缺陷引起的软骨损伤
DOI:
--
发表时间:
2016
期刊:
Journal of Biomaterials and Tissue Engineering
影响因子:
0.1
作者:
[Peng Gao, Jiahua Lin, Ling Wang, Zheng Guo]
通讯作者:
Zheng Guo
Improving Osteointegration and Osteogenesis of Three-Dimensional Porous Ti6Al4V Scaffolds by Polydopamine-Assisted Biomimetic Hydroxyapatite Coating
聚多巴胺辅助仿生羟基磷灰石涂层改善三维多孔 Ti6Al4V 支架的骨整合和成骨
DOI:
--
发表时间:
2015
期刊:
ACS applied materials & interfaces
影响因子:
9.5
作者:
[P. Lan, C. Wang, X. Li, Z. Guo]
通讯作者:
Z. Guo
A polycaprolactone-tricalcium phosphate composite scaffold as an autograft-free spinal fusion cage in a sheep model
聚己内酯-磷酸三钙复合支架作为绵羊模型中的无自体移植脊柱融合笼
DOI:
10.1016/j.biomaterials.2014.03.075
发表时间:
2014-07-01
期刊:
BIOMATERIALS
影响因子:
14
作者:
[Li, Yi, Wu, Zhi-gang, Zhang, Zhi-yong]
通讯作者:
Zhang, Zhi-yong
共 8 条
超声/pH序贯响应的新型压电钛合金支架修复感染性骨缺损的效应及机制研究
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批准号:82372124
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:郭征
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依托单位:
多孔钛合金孔壁表面力电转换涂层构建及其骨生长响应机制
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批准号:51771227
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项目类别:面上项目
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资助金额:55.0万元
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批准年份:2017
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负责人:郭征
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依托单位:
仿生多孔钛合金支撑棒对股骨头坏死早期骨修复的影响
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批准号:81171773
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2011
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负责人:郭征
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依托单位:
低弹β钛合金植入物表面抗生素控释系统的构建及对感染的控制作用
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批准号:50971131
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项目类别:面上项目
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资助金额:36.0万元
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批准年份:2009
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负责人:郭征
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依托单位:
低弹性模量钛材料表面规则微形态对早期新骨形成的影响
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批准号:30471754
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项目类别:面上项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2004
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负责人:郭征
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依托单位:
国内基金
海外基金