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亲水种植体通过KDR介导的PI3K-Akt-eNOS信号通路促进骨整合早期血管生成的机理研究

批准号:
82071151
项目类别:
面上项目
资助金额:
53.0 万元
负责人:
赵宝红
依托单位:
学科分类:
牙缺损、缺失修复及牙颌畸形的矫治
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵宝红

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
获得快速稳定的骨整合一直是口腔种植学研究的目标。亲水种植体可促进成骨细胞早期分化,加速骨整合,已成为近些年的研究热点。然而亲水种植体促进骨整合机理的研究却十分有限。血管系统是维持骨代谢的最基本结构,由于种植手术创伤导致的组织细胞缺血缺氧,无法快速启动骨整合过程,此时必须要由血管内皮细胞(EC)新生毛细血管来强化供应。目前仅有为数不多的研究报道了亲水种植体促进了EC在骨整合早期的血管生成,但研究不够深入,机制仍有待阐明。课题组查阅文献并分析前期工作,猜想亲水种植体可能通过KDR介导的PI3K信号通路促进骨整合早期的血管生成。本课题将进行完整的体内外实验,对比EC在不同钛表面的生物学行为,采用一系列分子检测方法结合KDR的RNA慢病毒干扰技术,探索与分析亲水种植体促进血管生成的机理。本研究力求从分析亲水种植体促进血管生成机理的角度,为亲水种植体促进骨整合理论提供新思路。
英文摘要
The implant with hydrophilic surface shows an advantage of improving activity of osteoblasts and accelerating implant osseointegration, which has always been an important goal of dental implant research. However, the mechanism of promoting osseointegration by the implant with hydrophilic surface is very limited. Blood vessels, as a base of bone formation, are destroyed due to the trauma of implant surgery. In a state of hypoxia, the process of implant osseointegration cannot be started. Endothelial cell (EC), as a base of vascular endothelium, is the crucial cell type involved in angiogenesis and neovascularization. However, limited data were found about the hydrophilic surface can stimulate angiogenesis in human EC and the study is not so complete. And above all, the mechanism of angiogenesis remains to be elucidated. Based on our previous work and the background, we hypothesized that the hydrophilic surface may exert a positive effect to monitor KDR-mediated PI3K-Akt-eNOS signaling pathway, thus stimulating angiogenic activity. To verify this mechanism, we will conduct vitro and vivo experiments. The vitro study aims: (1) at contrasting dynamically the cellular responses of EC on different chemistries of Ti surfaces. (2) and the protein expression level of upstream mediated molecule KDR and downstream pathway of EC. (3) and the protein expression level of downstream pathway after blocking of KDR with lentivirus-mediated KDR RNA interference. In the current experiment, the vivo study aims to analysis and grasp this mechanism of angiogenesis in beagles’ mandibles. This research explores the mechanism for the implant with hydrophilic surface to promote angiogenesis, providing new ideas for improving early osseointegration.
在口腔种植学领域,获得快速且稳定的骨整合是关键目标。亲水种植体因能促进成骨细胞早期分化、加速骨整合而备受关注,但其促进骨整合的机理研究较少。血管系统对骨代谢至关重要,种植手术创伤导致的缺血缺氧会阻碍骨整合,需新生毛细血管来强化血供。虽有少数研究指出亲水种植体促进血管内皮细胞在骨整合早期的血管生成,但机制尚不明确。基于此,本研究利用冷常压等离子体技术制备了具有亲水特性的钛表面,并深入探究了其促进血管生成的分子机制,通过一系列体内外实验,分析了亲水钛表面如何影响血管内皮细胞的生物学行为,尤其是其增殖、迁移及成血管能力。研究结果表明,亲水钛表面可显著促进HUVEC的增殖与迁移,并增强其成血管能力。进一步的分子机制研究表明,亲水钛表面经由PI3K-AKT-mTOR通路上调FOSL1的表达,激活下游信号通路,进而增强SP100表达,促使血管生成相关蛋白(如VEGF等)的表达增强。此外,借助RNA干扰技术抑制FOSL1表达,能够显著抑制亲水钛表面所促进的HUVEC增殖及成血管能力。这些发现揭示了亲水钛表面通过FOSL1介导的信号通路促进血管生成的内在机理,为亲水种植体在骨整合中的应用奠定了重要理论基础。在课题进展过程中,本研究依据种植治疗的实际环境及需求特性,成功开发出三种不同的新型亲水表面材料,包括脱细胞基质羟基磷灰石复合微球、Ti-Mg互穿亲水材料以及金属有机框架纳米涂层,通过体内外实验证实了上述三种材料在成血管和成骨方面的卓越性能。同时,课题组结合临床需求,通过对种植体结构的力学实验分析和虚拟仿真现象的交叉验证,确定了不同临床治疗条件下的种植体周早期快速成血管与成骨偶联行为的关键需求位点,并基于分析结果,运用计算机视觉和神经网络技术初步完成了以冷常压等离子体为处理手段的便携式智能椅旁亲水仪的设计与研发工作。.综上,本研究深入揭示了亲水种植体促进早期血管生成的分子机制,实现了既定研究目标,为优化种植体设计和表面处理工艺提供了理论依据;在此基础上,拓展探究了不同类型的亲水材料在口腔种植治疗中的应用潜能;并依托本研究的结果,积极进行技术创新并寻求临床应用转化,丰富了获得亲水表面种植体的技术手段。
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