课题基金 / 基金详情

多孔生物陶瓷颗粒诱导颌骨缺损重建的跨尺度生物力学研究

批准号:
12072055
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
王超
依托单位:
学科分类:
生物固体力学与生物流体力学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王超

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
口腔种植修复中,复杂骨增量手术一直是种植外科最具挑战的难题。为了解决传统钛网技术并发症高的问题,申请人前期创新提出采用3D打印定制化三维网状支架临床方案。经过多年探索,植入物暴露率已从传统方法的28~63%降低到约10%,但尚需进一步降低。申请人研究发现,暴露的主要原因是现有植骨颗粒在软组织侵入下会发生特定形变,既无法长期保证成骨空间稳定,也无法保证血管化所需孔隙结构,其生物力学特性难以满足临床要求。基于此,申请人提出精准构筑一套多级孔道生物陶瓷颗粒材料体系,使其同时具备成骨空间维持能力和微流场介质传输能力。申请人拟引入力生物学调控算法和材料降解控制算法,基于计算流体力学和孔压耦合单元模型,跨尺度对生物陶瓷颗粒的胞元、单体、堆集进行系统研究,通过动物模型验证仿真结果。本项目力求探明提高生物陶瓷颗粒性能的生物力学规律,以期为临床提供一套行之有效的解决方案,研究课题具备重要学术价值和临床意义。
英文摘要
Complex bone augmentation surgery has always been the most challenging problem in dental implantation prosthodontics. In order to solve the problem of high complication of traditional titanium mesh technology, the applicant innovated and proposed a clinical scheme of using 3D printing customized three-dimensional scaffold in the early stage. After years of exploration, the implant exposure rate has been reduced from 28~63% in traditional methods to approximately 10%, but further reduction is still necessary. According to the applicant's research, the main reason for the exposure is that the existing bone graft particles undergo specific deformation under the invasion of soft tissue, which can neither guarantee the long-term stability of osteogenesis space nor guarantee the pore structure required for vascularization, and its biomechanical characteristics are difficult to meet the clinical requirements. Based on this, it is proposed to accurately construct a set of hierarchical porous bioceramics granule material system, so that it has both the osteogenic space maintenance capacity and the medium transmission capacity of microflow field.The applicant intends to apply the mechanobiological regulation algorithm and the material biodegradation control algorithm, based on the computational fluid dynamics model and the coupled pore-pressure element model, to systematically investigate the cell-element, monomer and collection of bioceramics granules across scales, and then verify the simulation results through the animal model. The objective of this project is to explore the biomechanical characteristics that can improve the performance of bioceramics particles, and to provide a set of effective solutions for clinical practice. The research topic has important academic value and clinical significance.
1.项目的背景. 肿瘤切除、创伤和发育畸形等因素可导致大量口腔颌面缺损。中国每年大约有50万颌骨缺损和600万牙槽骨缺损患者。由于人口老龄化加剧以及口腔患病率上升,口腔颌面缺损数量在持续增长。本项目首创提出3D微结构植骨颗粒支架解决方案。选用生物活性玻璃增材制造互锁组装颗粒,基于生物力学构型设计,可调控其应力环境下降解性能,精确构建成骨再生微观环境,确保更强的成骨活性,具备明确的临床意义和重要的科学价值.2.主要研究内容. 针对多孔生物陶瓷颗粒诱导颌骨缺损重建,主要完成了以下研究内容:.① 梯度结构设计对生物陶瓷多孔支架成骨能力影响的生物力学研究.② 用于骨外垂直骨增量藤架样增材制造支架的生物力学稳定性研究.③ 3D打印预攻孔支架用于骨外再生骨的骨整合和结构特征评价.④ 面向牙槽骨增量的骨小梁微结构3D生物支架骨外成骨的研究.⑤ 面向口腔骨环技术的牙槽骨垂直增量空间维持颗粒的研究.⑥ 口腔颌面精准骨增量支架生物陶瓷颗粒材料的研究.⑦ 面向牙槽骨增量的颗粒状微支架生物力学研究..3.重要结果.① 通过结合口腔颌面系统的生物力学使役环境,对生物活性陶瓷支架的骨功能适配性进行评估,完成宏微观构型设计与优化,可提升与宿主组织之间的力学适配性,确保支架在生理载荷条件下的成骨有效性。.② 针对口腔颌面及牙槽骨的复杂解剖结构,设计并制备个性化生物陶瓷,可精确修复颌骨组织的力学承载结构,打破了传统经验医疗的路径,提出了基于生物陶瓷支架的数字驱动临床解决方案。.4.关键数据及其科学意义. 基于增材制造技术成功构建不同仿生结构生物陶瓷颗粒支架,具有良好的理化性能和生物相容性;体外细胞实验可见,该颗粒支架能促进成骨分化,在具有开放孔道结构的颗粒支架高表达成骨相关基因;通过兔颅骨的垂直骨增量的体内实验,不同仿生结构的支架均可促进成骨,开放孔道结构表现出优势;通过兔下颌骨的骨缺损和垂直骨增量实验中,较传统手术模式而言,经过生物力学优化多孔生物陶瓷支架展现出更优良的成骨能力。
LDLR过表达对tau蛋白病病理及其介导的神经退行性病变的影响及分子机制研究
  • 批准号:
    CSTB2023NSCQ-MSX0800
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    王超
  • 依托单位:
神经元LDLR的功能效应及其参与tau蛋白病的分子机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    51万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    王超
  • 依托单位:
微结构拓扑变化调控下颌骨重建支架力学适配性的研究
  • 批准号:
    11872135
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    王超
  • 依托单位:
基于牙槽骨生物力学机制预测正畸牙齿移动的定量化研究
  • 批准号:
    11402042
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    王超
  • 依托单位:
国内基金
海外基金