Nb2C MXene/BG复合支架负载hBMSCs来源的肥大软骨细胞修复巨大骨缺损的实验研究
批准号:
82072417
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
高悠水
依托单位:
学科分类:
骨、关节、软组织损伤与修复
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
高悠水
中文摘要
巨大骨缺损是临床医师面临的重要挑战。经典的组织工程技术给骨缺损治疗带来了曙光,但仍然存在治疗效率不高、血管形成和骨再生失衡等难题。我们前期研究证实,通过构建经Nb2C MXene二维材料处理的三维BG复合支架,可诱导血管再生和骨形成偶联,促进骨缺损修复。基于发育工程学理念,本研究进一步提出假说:负载肥大软骨细胞的Nb2C MXene/BG复合支架可加速骨-血管生成偶联过程,并高效修复巨大骨缺损。为验证该假说,我们通过体外共培养模型,验证Nb2C MXene/BG对肥大软骨细胞转分化、骨形成和模拟血管生成的影响;Sox9的可调控性表达在材料诱导骨再生过程中可能发挥了重要作用,并与促血管生成因子的表达密切相关。我们进一步构建模型动物的异位成骨模型及多种巨大骨缺损动物模型,采用免疫学、组织学、影像学、生物力学及功能学等方法,评价Nb2C MXene/BG负载肥大软骨细胞在骨缺损修复中的价值。
英文摘要
Massive bone defect is one of greatest challenges in clinical practice. Although conventional tissue engineering has shed light on the reconstruction of bone defects, both unsatisfactory therapeutic efficiency and uncoupled vascular regeneration and bone formation are critical obstacles in the translational investigations. In our privious studies, we constructed two-dimensional (2D) Nb2C MXene-integrated 3D-printing bioglass (BG) scaffold (Nb2C MXene/BG), which demonstrated a high promotion of coupled vascularization and bone formation, thus to efficiently repair the bone defects. With a further combination with the concept of developmental engineering, we hypothesized that the Nb2C MXene/BG composite scaffold-loading hypertrophic chondrocytes could achieve a synchronized regeneration of osseous and vascular structure, to promisingly restore the massive bone defects. To test our scientific hypothesis, we will employ several coculture models in vitro to reveal the effect of Nb2C MXene/BG in the transdifferentiation of hypertrophic chondrocytes, bone formation and angiogenesis. In the process of material-induced osseous regeneration, the tunable expression of Sox9 might play a critical role and intimately communicate with angiogenic factors. Furthermore, we will establish the model of ectopic bone formation within transgenic animals as well as multiple rat models with massive bone defects, using a cascade of immunological, histopathological, radiographical, biomechanical and functional methods, to evaluate the significance of Nb2C MXene/BG and hypertrophic chondrocytes complex in the repair of bone defects.
巨大骨缺损是临床医师面临的重要挑战。经典的组织工程技术给骨缺损治疗带来了机遇,但仍然存在治疗效率不高、骨形成和血管再生失衡等难题。我们研究发现,通过构建经Nb2C MXene二维材料表面处理的三维BG复合支架,可以促进血管再生和骨形成偶联,加速骨缺修复。基于发育工程学理念,本研究提出假说:负载肥大软骨细胞的Nb2C MXene/BG可实现骨形成和血管再生偶联,并高效修复巨大骨缺损。在本研究中,我们通过构建小鼠股骨骨折模型证明肥大软骨细胞在软骨痂向硬骨痂转化过程中起到了举足轻重的作用,过量酒精抑制肥大软骨细胞的正常功能,阻碍软骨内成骨。NIPAM/Nb2C复合支架在一定频率和强度的近红外光照射下可产生不同强度的微动,促进干细胞成骨分化。在近红外光照射下NIPAM/Nb2C复合支架组骨痂内肥大软骨细胞的功能水平更高,表明骨缺损处的适当微动可以促进骨痂内肥大软骨细胞的功能与转分化,进而利于肥大软骨细胞分泌VEGF诱导血管新生以及后续的神经长入。GelMA包裹的Nissle 1917工程菌可通过基因编辑技术,使其精准探测微环境中的NO水平上升并实时生成与释放BMP-2。在小鼠骨折模型中,NO-BMP2@Nissle工程菌能够通过响应骨折部位的高NO浓度启动BMP-2合成通路,高效释放BMP-2以促进骨痂内肥大软骨细胞的功能水平。综上,肥大软骨细胞在骨痂转化过程中发挥关键性调节作用,促进软骨痂向硬骨痂的转化,结合基于Nb2C的新型复合材料,肥大软骨细胞可作为发育工程学的种子细胞为骨缺损的治疗带来全新的机遇。
eNO/VEGF/Osterix偶联H型血管内皮细胞和pericyte功能异常在激素性股骨头坏死发病中的机制研究
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:52万元
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批准年份:2022
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负责人:高悠水
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依托单位:
TLR4/NF-κB通路与相关炎症因子在激素性股骨头坏死发生和转归中的机制研究
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批准号:81672143
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项目类别:面上项目
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资助金额:52.0万元
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批准年份:2016
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负责人:高悠水
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依托单位:
Osteocalcin/MiR-133a参与维生素K"促分化、抗凋亡"机制及其在预防激素型股骨头坏死中的作用
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批准号:81301572
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:23.0万元
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批准年份:2013
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负责人:高悠水
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依托单位:
国内基金
海外基金