课题基金 / 基金详情

激活自噬促骨质疏松性骨缺损修复生物陶瓷的设计与机制研究

批准号:
82072396
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
林开利
依托单位:
学科分类:
骨、关节、软组织医用材料
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
林开利

项目摘要

结项摘要

林开利的其他基金

相似基金

相关文献

中文摘要
骨质疏松症(Osteoporosis, OP)属严重的退行性疾病,易引发骨折、骨缺损和高致残率。OP内环境的持续氧化应激状态引发了炎性微环境、并降低了骨髓间充质干细胞(BMSCs)的归巢和成骨向分化能力。现有材料难以适配OP的内环境生理功能,导致临床使用效果不佳。我们预实验发现:特定结构和组成的生物陶瓷能够激活OP来源BMSCs自噬响应,以缓解氧化应激反应、并形成促细胞成骨分化的生物学现象;但材料特性和相关机制尚不明确。本项目旨在通过生物陶瓷优化设计,实现材料自身微纳结构良好介导OP内源性BMSCs归巢至植入材料部位;通过微纳结构,尤其是陶瓷降解释放的活性离子形成持续激活细胞自噬响应,以缓解缺损部位的氧化应激反应、形成促进BMSCs成骨分化的应激适应微环境;并揭示材料表面微纳结构、活性元素及其之间的协同激活自噬调控骨质疏松性骨缺损修复的规律和生物学机制,具有重要的科学意义和临床应用价值。
英文摘要
Osteoporosis (OP) is a serious degenerative disease that can lead to fractures, bone defects and high rates of disability. The continuous oxidative stress in the internal environment of OP induces inflammatory microenvironment and reduces the homing and osteogenic differentiation abilities of bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs). The existing materials are difficult to regulate the physiological functions of the internal environment of OP, resulting in poor clinical application effects. In our preliminary experiments, the biological phenomena of the specific structure and composition of bioceramics that can activate the autophagy level of BMSCs derived from OP to alleviate the oxidative stress response and stimulate osteogenic differentiation were found. However, the material characteriistics and the behind mechanisms are still unclear. The purpose of this project is to achieve the optimal designing of bioceramics to mediate the homing of endogenous BMSCs in OP, and regulate their osteogenic differentiation. At the same time, the bioactive ions released from the degradation of bioceramics can continuously activate the autophagy level, so as to alleviate the host's oxidative stress response and form stress adaptive microenvironment for the promotion of osteogenic differentiation of BMSCs. Moreover, the study will reveal the laws and biological mechanisms among the micro-/nano-structured surfaces and bioactive elements of bioceramics, and their synergistic activation of autophagy to regulate the repair of osteoporotic bone defects. The present project plays an important theoretic and clinical application role in the designing and development of bioactive materials for osteoporotic bone defect repair.
骨质疏松症(Osteoporosis, OP)属严重的退行性疾病,易引发骨折、骨缺损和高致残率。OP内环境的持续氧化应激状态引发了炎性微环境、并降低了骨髓间充质干细胞(BMSCs)的归巢和成骨向分化能力。现有材料难以适配OP的内环境生理功能,导致临床使用效果不佳。作为骨代谢疾病,OP会引发自噬水平下调,而增强自噬水平能够促进成骨细胞和BMSCs的成骨向分化能力,抑制破骨细胞的活性,进而抑制骨量丢失。因此,自噬有望作为OP治疗靶点,并指导骨质疏松性骨缺损修复材料的设计与研发。项目组开展了相关Ca-P和Ca-Si基生物陶瓷/玻璃粉体,及其功能元素掺杂生物陶瓷/玻璃、生物玻璃粉体制备与形貌调控;应用水热转化与原位重结晶技术开展了表面微纳结构生物陶瓷的制备;通过复合技术,开展了生物陶瓷与聚酯类生物高分子、水凝胶复合材料的制备与性能调控。研究表明特定人体必需微量元素掺杂及表面微纳结构改性,能够通过激活关键蛋白Akt/mTOR通路,上调LC3、Beclin1等与自噬相关的蛋白/基因表达水平,抑制p62表达,进而促进OP来源骨髓间充质干细胞(BMSCs)的成骨分化与骨质疏松性骨缺损修复,验证了特定功能元素掺杂调控血管化骨再生现象并揭示相关生物学机制;证实了自噬可以作为生物材料设计优化的新靶点,为生物材料活性组成和微纳结构调控骨质疏松环境下的成骨提供了理论依据。基于锶元素激活自噬促OP骨再生的现象,项目组进一步设计开发了Sr掺杂硅酸钙纳米纤维机械增强可注射生物活性复合水凝胶,用于骨缺损的微创治疗用、用于递送干细胞以增强腔隙性骨缺损的修复与再生,并用于构建生物3D打印双相多细胞活支架促进骨/软骨缺损的一体化修复与再生。研究成果为骨质疏松性骨缺损修复材料的设计奠定了良好的基础,具有重要的理论意义和实际应用价值。
电刺激耦合结构/活性元素促骨折愈合的GBR膜设计与成骨机制研究
  • 批准号:
    32271379
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    54万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    林开利
  • 依托单位:
激活内源性干细胞的骨修复材料构建及其原位诱导骨再生机制研究
  • 批准号:
    81871490
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    林开利
  • 依托单位:
国内基金
海外基金