多功能羟基磷灰石纳米晶的控制合成及其在活性组织工程骨构建中的应用

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51672268
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    62.0万
  • 负责人：
    侯智尧
  • 依托单位：
    中国科学院长春应用化学研究所
  • 学科分类：
    E0210.无机非金属类生物材料
  • 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

The combination of bone tissue engineering and gene therapy offers new research strategies to enhance the regeneration of bone. In this project, we focuse on the controlled synthesis of luminescent functional HAp:Yb3+, Er3+ nanospheres and porous HAp:Eu3+ nanorods firstly. Bone mesenchymal stem cells (BMSCs) can be transfected by HAp:Yb3+, Er3+ nanospheres loading plasmid bone morphogenetic protein-2 (pBMP-2/HAp), the BMSCs express BMP-2 and BMP-2 can promote BMSCs osteogenic differentiation. HAp:Yb3+, Er3+ nanospheres both have the functions of gene plasmid carriers and up-conversion fluorescent label. Porous HAp:Eu3+ nanorods can load growth factors. The hydrophilicity of thermo-responsive multiblock poly(ester urethane)s (EPC), which comprises poly(ethylene glycol) (PEG), poly(propylene glycol) (PPG) and poly(ε-caprolactone) (PCL) segments, could be controlled by changing the temperature of the environment. HAp:Eu3+ nanorods contained EPC hydrogel composite fibers, which both have functions of scaffold materials and growth factors carriers, can be prepared via electrospinning. The amount of the growth factors releasing from HAp:Eu3+/EPC scaffolds increases with the elevated environmental temperature. Finally, we intent to transfect pBMP-2/HAp into BMSCs, these gene-modified BMSCs are seeded onto growth factors loaded HAp:Eu3+/EPC scaffolds, the synergistic effect of BMP-2 and growth factors on osteogenic differentiation and bone formation are investigated in detail so as to construct bioactive tissue engineering bone materials with gene transfected stem cells attaching and growth factors loading.
骨组织工程和基因治疗的结合为骨组织再生修复提供了新的研究思路。本项目拟控制合成光功能化的球形HAp:Yb3+,Er3+纳米晶和多孔棒状HAp:Eu3+纳米晶；利用前者携带骨形态发生蛋白2 质粒(pBMP-2/HAp)转染骨髓间充质干细胞(BMSCs)，使其表达BMP-2蛋白并促进BMSCs 的成骨分化，HAp:Yb3+,Er3+兼具质粒载体和上转换荧光标记的功能；多孔HAp:Eu3+纳米棒能够担载生长因子，利用静电纺丝将其与温敏性聚酯型聚氨酯复合在一起制备水凝胶复合纤维。温度升高使温敏性水凝胶纤维收缩并将生长因子释放出来，水凝胶纤维具有支架材料和生长因子载体的功能。最后将pBMP-2/HAp 转染的BMSCs与担载生长因子的HAp:Eu3+/EPC 支架材料在体外复合，研究BMP-2 和生长因子协同作用下BMSCs的成骨分化性能，从而构建一种携带基因转染的干细胞和生长因子的活性组织工程骨。

结项摘要

骨组织工程和基因治疗的结合为骨组织再生修复提供了新的研究思路。本项目结合天然骨中羟基磷灰石结构和形貌，优化合成条件，获得形貌可控、尺寸均匀、结晶度高、分散性好的稀土离子(Ln3+)掺杂的HAp纳米棒和超长纳米线，稀土离子能够作为荧光标记来监测蛋白传递及骨缺损修复情况。将HAp:Ln3+ (Ln= Yb,Er,Gd)作为骨形态发生蛋白-2 (BMP-2)的载体材料，系统研究了HAp:Ln3+的促成骨性能及生物相容性，HAp:Ln3+/BMP-2可促进MC 3T3-E1细胞的增殖和分化。分别采用溶剂热和水热法合成了HAp:Eu3+纳米棒和超长纳米线，表面修饰PEG提高生物相容性。HAp:Eu3+超长纳米线可形成网状结构材料，与HAp:Eu3+纳米棒复合聚己内酯材料均可作为成骨植入材料，细胞层面和活体水平研究结果表明HAp:Eu3+纳米棒和超长纳米线两种材料均有骨诱导效果，Eu3+荧光性能可监测成骨过程。纳米线构成的网状支架组骨诱导效果与复合纳米材料组促进成骨性能相近，表明HAp:Eu3+超长纳米线无需引入高分子支架材料即可获得良好骨组织修复性能，从而构建一种携带长因子的诱导干细胞成骨分化的活性组织工程骨。

项目成果

期刊论文数量（13）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Enhanced photoconversion performance of NdVO4/Au nanocrystals for photothermal/photoacoustic imaging guided and near infrared light-triggered anticancer phototherapy
NdVO4/Au纳米晶体增强光转换性能，用于光热/光声成像引导和近红外光触发抗癌光疗
  • DOI：
    10.1016/j.actbio.2019.08.026
  • 发表时间：
    2019-11-01
  • 期刊：
    ACTA BIOMATERIALIA
  • 影响因子：
    9.7
  • 作者：
    Chang, Mengyu;Wang, Meifang;Lin, Jun
  • 通讯作者：
    Lin, Jun
Hydrogenated Titanium Oxide Decorated Upconversion Nanoparticles: Facile Laser Modified Synthesis and 808 nm Near-Infrared Light Triggered Phototherapy
氢化二氧化钛装饰的上转换纳米颗粒：简便的激光修饰合成和 808 nm 近红外光触发光疗
  • DOI：
    10.1021/acs.chemmater.8b03762
  • 发表时间：
    2019-02-12
  • 期刊：
    CHEMISTRY OF MATERIALS
  • 影响因子：
    8.6
  • 作者：
    Hou, Zhiyao;Deng, Kerong;Lin, Jun
  • 通讯作者：
    Lin, Jun
A Multifunctional Cascade Bioreactor Based on Hollow-Structured Cu2MoS4 for Synergetic Cancer Chemo-Dynamic Therapy/Starvation Therapy/Phototherapy/Immunotherapy with Remarkably Enhanced Efficacy
基于空心结构Cu2MoS4的多功能级联生物反应器，用于协同癌症化疗/饥饿疗法/光疗/免疫疗法，疗效显着增强
  • DOI：
    10.1002/adma.201905271
  • 发表时间：
    2019-11-04
  • 期刊：
    ADVANCED MATERIALS
  • 影响因子：
    29.4
  • 作者：
    Chang, Mengyu;Wang, Man;Lin, Jun
  • 通讯作者：
    Lin, Jun
BMP-2-Loaded HAp:Ln(3+) (Ln = Yb, Er, Gd) Nanorods with Dual-Mode Imaging for Efficient MC3t3-E1 Cell Differentiation Regulation
负载 BMP-2 的 HAp:Ln(3 ) (Ln = Yb, Er, Gd) 纳米棒，具有双模式成像，可有效调节 MC3t3-E1 细胞分化
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Langmuir
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Liu Min;Shu Mengmeng;Xu Wenzhou;Liu Xuxu;Hou Zhiyao;Xing Bengang;Lin Jun
  • 通讯作者：
    Lin Jun
808 nm light responsive nanotheranostic agents based on near-infrared dye functionalized manganese ferrite for magnetic-targeted and imaging-guided photodynamic/photothermal therapy
基于近红外染料功能化锰铁氧体的 808 nm 光响应纳米治疗剂，用于磁靶向和成像引导光动力/光热治疗
  • DOI：
    10.1039/c6tb03233h
  • 发表时间：
    2017-03-07
  • 期刊：
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY B
  • 影响因子：
    7
  • 作者：
    Deng, Kerong;Chen, Yinyin;Lin, Jun
  • 通讯作者：
    Lin, Jun

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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

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          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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