组织工程模式调控cage界面骨溶解机制及预防cage无菌性松动的意义探索

批准号:
81272013
项目类别:
面上项目
资助金额:
70.0 万元
负责人:
郭洪刚
依托单位:
学科分类:
H0605.骨、关节、软组织移植与重建
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
郑永发、郭乾臣、闻燕、柳朝永、王晨光、李玉琳、吴秋丽、陈学庆
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中文摘要
椎间骨溶解涉及cage磨损颗粒特征与cage-宿主骨界面间细胞分子生物学反应,如何揭示该过程发生机理及寻求cage无菌性松动的治疗策略是脊柱外科界的研究热点。前期对仿生cage表面改性证实其具备稳定理化性征,促进骨化脂肪基质细胞定向粘附、增殖与分化,并验证组织工程学模式构筑新型活性cage的可行性。据种植体表面改性的研究表明,改性后材料具备调控细胞生长及基因表达的生物学效应。然而,基于表面改性后工程化cage能否消除磨损颗粒及下调炎性或破骨基因表达尚未阐明。因此,拟Nd:YAG+RGD联合修饰β-TCP/CS/PCL cage,复载羊骨化脂肪基质细胞,rhBMP-2,构筑工程化cage,观察骨溶解的生物学演变过程,研究RANK-RANKL-OPG信号通路相关的核心基因表达规律,以阐明磨损颗粒、cage表面性征、关键破骨基因间相互关系,为揭示椎间骨溶解机制及优化组织工程学治疗策略提供新思路。
英文摘要
Intervertebral osteolysis involves not only the wear particles of cage, but also the process of cellular or molecular reaction between cage-bone interface. The investigation of osteolysis mechanism and therapeutic strategy among cage loosening has been a challenging research topic in spinal surgery. We previously verified that the biomimetic spinal cage of surface modification could promote cellular affinity and proliferation of osteoinduced adipose derived stromal cells (ADSCs )with stable chemophysical characteristics, and demonstrated that the feasibility of constructing an novel biological cage via tissue-engineering approach.Additionally, surface-modified implant has been shown to regulate the cellular growth and gene expression with the effect of nanotography-induction. However, little has we known about whether tissue-engineered cage of surface modification could limit wear particles and downregulate inflamatory or osteoclastic genes.Therefore, we will plan to design the tissue-engineered cage construct via combining Nd:YAG laser with RGD modification and loading the goat's osteoinduced ADSCs with rhBMP-2 into the beta-TCP/CS/PCL cage.The aim of this study is to explore the biological reaction of spinal osteolysis, and to probe the expression pattern of RANK-RANKL-OPG signaling related genes between cage-bone interface, and elucidate the interrelationship between wear particles, cage surface characteristics and key reltaed osteoclastic genes during spinal osteolysis development.Our research will provide a new insight into the mechanism of interbody osteolysis and the therapeutic strategy of tissue-engineering.
本课题研究了负载成骨化羊脂肪基质细胞的表面改性仿生cage消除椎间骨溶解过程的可行性。我们采用改良培养方法,实施羊自体脂肪基质细胞分离诱导与体外扩增实验,观察了细胞生长特征及成骨分化特点;基于数字化影像学技术,获取羊颈3/4椎间解剖学数据,制备β-TCP/CS/PCL cage,并利用Nd:YAG及RGD双重修饰椎间cage,分析其理化性征,验证其具备良好的生物相容性与生物力学特性;表面纳米化β-TCP/CS/PCL cage,复载成骨诱导化羊自体脂肪基质细胞,构筑工程化cage,经体外实验评估了其生物学效应,并将其移植至羊颈3/4椎间区域,主要观察IL-6/MMP1/TRAP mRNA与蛋白在界面骨溶解过程的表达趋势。结果表明表面改性工程化cage组IL-6/MMP1/TRAP mRNA与蛋白表达水平下调,而Runx2/OPG mRNA与蛋白表达水平上调。本研究结果揭示利用组织工程学模式对脊柱种植体进行改性,能依靠介导调控炎性与破骨基因参与宿主骨重塑,有望成为防治椎间界面骨溶解的有效措施。
期刊论文列表
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DOI:--
发表时间:2016
期刊:中华显微外科杂志
影响因子:--
作者:梁玉柱;杨少光;张其清;郑永发
通讯作者:郑永发
DOI:--
发表时间:2015
期刊:中华实验外科杂志
影响因子:--
作者:汪涛;郑永发;杨少光;刘凤勇
通讯作者:刘凤勇
DOI:--
发表时间:2016
期刊:J Biomater and Tissue Eng
影响因子:--
作者:Li Fengtan;Zhou Yuebin;Yao Fanglian;Chen Zhi
通讯作者:Chen Zhi
DOI:--
发表时间:2016
期刊:J Biomater and Tissue Eng
影响因子:--
作者:Yao Fanglian;Yang Shaoguang;Chen Zhi;Wang Tao
通讯作者:Wang Tao
DOI:--
发表时间:2014
期刊:中国矫形外科杂志
影响因子:--
作者:汪涛;郭洪刚
通讯作者:郭洪刚
基于组织工程学策略介导的新型生物活性cage诱导椎间界面骨整合的作用机制及其意义探讨
- 批准号:81041061
- 项目类别:专项基金项目
- 资助金额:10.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:郭洪刚
- 依托单位:
国内基金
海外基金
