成骨细胞在仿Osteoid结构上生物矿化及其调控机制研究
批准号:
31571008
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
李红
依托单位:
学科分类:
C1006.生物仿生与人工智能
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
丁珊、唐亮、田金环、周霖、郭振招、薄冬营、张聪、王胜平
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中文摘要
骨细胞在体外的细胞培养矿化是研究生物矿化调控分子机制的基本手段。本研究基于新型的plastic compression技术构建仿osteoid结构三维微纳米有序胶原模板,以MC3T3-E1成骨细胞为模型细胞,开展BMPs和周期应力协同作用下在仿osteoid结构胶原模板上细胞的生物矿化行为的研究,实现细胞培养中"生物合成"矿化胶原纤维构建的类骨组织结构,并基于BMPs/Smad通道分析成骨细胞生物矿化的调控分子机制。本研究最重要的特色之处就在于仿osteoid结构的构建,将细胞生物矿化的研究提升至三维有序仿生模板上。本研究不仅探讨硬组织形成和再生的本质所在,为实现骨组织工程化和重建提供重要理论;同时可为病理性矿化的研究提供研究方法和相关机理。
英文摘要
Bone cell culture system are essential tools for the investigation of the moluecular mechanisms that regulate biomineralization. The study focuses on the biomineralization behavior of MC3T3-E1 cells in the 3-dimension tempalet with nano- and micro organized sturcture collagen templates under the regulate of BMPs and mechanical stimulation . The templates with osteoid-like structure are to fabricated by plastic compression. A bone-like tissue with mineralized collagen is to be "biosynthesised" in the study. On the pathway of BMPs/SMads, the molecular mechnisams of regulate biomineralization are going to be analysized during the co-culture of the osteoid-like template and MC3T3-E1 cells . The charicteristic feature of the study lies in the construction osteoid-like structure, which provide an biomimetic envirnment to regulate the mineralization of osteoblast. Data on mineralization mechanisms obtained from cell culture models are valuable for the rational design of bone repair strategies and tissue engineering constructs, and biomaterial innovation. Such studies also provide fundamental information on biomineralization important to understanding basic skeletal (and dental) biology, and to managing mineralization-related pathologies such as the osteomalacias and ectopic calcifications.
人体硬组织的损伤修复与重建一直是现代医学力求解决的难题,在研制各种仿生硬组织修复材料的同时,人们也不约而同地研究目光转向如何利用人体自身的潜力,再生修复或重建损伤硬组织。自然骨组织是细胞在宿主内经过生物矿化过程形成的。本研究围绕生物矿化过程中细胞加工如何形成有序矿化骨组织的关键科学问题,研制仿osteoid结构的仿生模板,以MC3T3-E1和hMSCs细胞为模型细胞,在生物矿化调控因子作用下开展细胞共培养生物矿化构建组织工程骨。.本研究利用自组装构建的胶原纤维模板,以MC3T3-E1为模型细胞,在体外开展基于细胞介导的生物矿化构建骨组织的研究。模拟人体骨组织中胶原的结构,采用鼠尾胶原构建了有序的液晶胶原支架,POM、SEM和AFM的表征证实该结构可在溶液中长期保持。在上述支架上,开展细胞原位矿化体外构建骨组织的研究。同时探究仿osteoid结构胶原模板对hMSCs细胞成骨分化的调控作用,并以大鼠颅骨缺损为模型,开展体内骨缺损修复研究。.结果表明,在胶原模板上形成的细胞外基质中,SEM和激光共聚焦证实矿化胶原纤维呈平行有序状态排列;HRTEM证实矿化胶原纤维结构与自然骨相同,microCT的观察证实了大量类骨组织的形成;同时免疫染色证实,矿化胶原是由细胞分泌的胶原纤维矿化形成的。更重要的是,矿化胶原纤维在模板引导下形成多层次的有序排列,在一定程度上,在体外通过细胞构建了多级有序的骨组织结构。仿osteoid结构胶原模板促进hMSCs取向排列生长,表达P-ERK1/2,进而促进OCN的表达,从而使其成骨分化。动物实验的microCT和HE,Masson三色染色、ALP染色与OCN染色的结果表明,仿osteoid胶原模板能快速修复大鼠颅骨缺损部位,负载MC3T3-E1和hMSCs后骨缺损部位修复更佳,而MC3T3-E1形成的矿化骨组织效果最好。.上述研究在一定程度上,揭示了骨组织形成过程细胞组装的功能,同时也为骨组织的快速再生和修复提供了理论依据。
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:10.1016/j.ijbiomac.2019.09.217
发表时间:2019-11
期刊:International journal of biological macromolecules
影响因子:8.2
作者:Ru Zhong;Quan Zhong;Meijun Huo;Binglin Yang;Hong Li
通讯作者:Ru Zhong;Quan Zhong;Meijun Huo;Binglin Yang;Hong Li
Fiber membrane with orthogonal aligned surface for guided tissue regeneration
具有正交排列表面的纤维膜,用于引导组织再生
DOI:10.1016/j.matlet.2018.06.034
发表时间:2018-10
期刊:Materials Letters
影响因子:3
作者:Ge Yao;Chen Rui peng;Li Hong;Guo Zhen zhao
通讯作者:Guo Zhen zhao
Degradation properties of chitosan microspheres/poly(L-lactic acid) composite in vitro and in vivo
壳聚糖微球/聚(L-乳酸)复合材料的体外和体内降解性能。
DOI:10.1016/j.carbpol.2018.03.067
发表时间:2018-08-01
期刊:CARBOHYDRATE POLYMERS
影响因子:11.2
作者:Guo, Zhenzhao;Bo, Dongying;Li, Hong
通讯作者:Li, Hong
Multifunctional ZnO/TiO2 nanoarray composite coating with antibacterial activity, cytocompatibility and piezoelectricity
具有抗菌活性、细胞相容性和压电性的多功能ZnO/TiO2纳米阵列复合涂层
DOI:10.1016/j.ceramint.2019.03.076
发表时间:2019-07-01
期刊:CERAMICS INTERNATIONAL
影响因子:5.2
作者:Pang, Shumin;He, Yuan;Li, Hong
通讯作者:Li, Hong
Fabrication of two distinct hydroxyapatite coatings and their effects on MC3T3-E1 cell behavior
两种不同羟基磷灰石涂层的制备及其对 MC3T3-E1 细胞行为的影响
DOI:10.1016/j.colsurfb.2018.06.046
发表时间:2018-11-01
期刊:COLLOIDS AND SURFACES B-BIOINTERFACES
影响因子:5.8
作者:Pang, Shumin;He, Yuan;Li, Hong
通讯作者:Li, Hong
3D仿生乳腺癌变组织微纳结构模型的构建及ROS介导的乳腺微矿化的研究
- 批准号:--
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:15.0万元
- 批准年份:2024
- 负责人:李红
- 依托单位:
组织工程三维多级有序微纳结构骨微环境作为乳腺癌骨转移体外模型的研究
- 批准号:31971284
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:57.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:李红
- 依托单位:
有序化纳米胶原纤维复合骨性靶向分子的体内外生物矿化机理研究
- 批准号:31070852
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:33.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:李红
- 依托单位:
基于分子识别的原位仿生矿化再生修复牙硬组织的模拟研究
- 批准号:30870612
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:32.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:李红
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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