含ZIF-67@OGP涂层改性的钛植入体调控细胞交互对感染性骨修复的作用及机制研究
批准号:
82102537
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
陶白龙
依托单位:
学科分类:
骨、关节、软组织医用材料
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
陶白龙
中文摘要
细菌感染及引起的严重炎症反应破坏了移植材料介导的生物材料-细胞以及细胞-细胞间的交互功能,导致感染性骨修复效果不佳。通过表面改性技术赋予钛植入体良好的抗菌、抗炎性能,加快感染性骨整合修复进程是提高钛植入体骨整合的重要手段。前期研究中,我们发现ZIF材料改性的钛基材具有良好的抗菌能力,同时利于成骨细胞粘附、增殖和分化,有效地提高感染性骨修复效果。鉴于此,本项目拟采用电化学沉积技术,在TNT表面构建含ZIF-67@OGP涂层结构,研究该涂层在体外条件下的抗菌、抗炎及对巨噬细胞和间充质干细胞的交互作用及分子机制。之后通过构建大鼠感染性骨缺损移植模型,进一步研究该涂层在植入初期抗菌、抗炎以及促骨再生的修复能力,重点探究ZIF-67@OGP涂层对炎性反应和促成骨化交互作用的调控规律和内在机制。本研究可为后续感染性骨修复植入体的设计和研发提供科学依据和理论基础。
英文摘要
Bacterial infections and the resulting severe inflammation response affect the material-cell, cell-cell interaction and lead to the undesirable infectious bone regeneration effect. Surface modifications of titanium implant to improve antibacterial, anti-inflammatory properties and facilitate its infected osseointegration is a vital method in the felid of metallic biomaterials modification research. In previous study, we revealed that ZIF modified titanium-based implant presents strong antibacterial ability, shows good cytocompatibility to osteoblast adhesion, proliferation and differentiation, and effectively improves the effect of infected bone regeneration. In view of this, OGP-loaded zeolitic imidazolate frameworks-67 (ZIF-67) is fabricated on titanium dioxide nanotubes (TNT) to prepare a TNT-ZIF-67@OGP coating structure via electrophoresis deposition(EPD). Promoted effects of coating structure on antibacterial,osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells and anti-inflammation of RAW264.7 cells, as well as infected bone regeneration and repair in bone defect transplantation model are investigated. Importantly, the regulation effects of ZIF-67@OGP coating modified titanium substrates on the cell-cell interaction between inflammation and osteogenesis, and the underlying molecular mechanism will be further studied. This project could provide theoretical and practical indications for the design and development of antibacterial titanium implants for bone regeneration.
细菌感染及引起的严重炎症反应破坏了移植材料介导的生物材料-细胞以及细胞-细胞间的交互功能,导致感染性骨修复效果不佳。通过表面改性技术赋予钛植入体良好的抗菌、抗炎性能,加快感染性骨整合修复进程是提高钛植入体骨整合的重要手段。首先,利用阳极氧化技术,在钛植入体表面构建排列整齐的 TiO2 纳米管(TNT);在合成沸石咪唑酯骨架结构材料-67(ZIF-67)的基础上,利用 ZIF-67 负载成骨生长肽(OGP)作为药物载体(ZO), 通过电泳沉积技术(EPD),在 TNT 表面构建含ZIF-67@OGP 涂层结构(即 TNT-ZO)。其次,体外抗菌试验证实,TNT-ZO涂层通过通过活性氧(ROS)生成、外膜(OM)和内膜(IM)通渗透性变化、三磷酸腺苷(ATP)减少和胞内化合物(DNA/RNA)泄漏等途径表现出良好的抗菌活性。重要的是,TNT-ZO涂层通过Runx2、BMP2、VEGF和TGF-β1的多种旁分泌信号通路增强RAW264.7-MSCs的交互作用,从而诱导抗炎和成骨微环境。随后通过构建大鼠股骨感染植入模型,进一步验证 TNT-ZO涂层在植入初期对钛植入体-组织植入表面良好的抗菌、 抗炎,以及骨整合调控能力。受项目资助,负责人以第一/通讯作者发表7篇SCI研究论文,这些研究结果有望为优化感染性骨再生修复钛植入体涂层的设计与开发提供重要的科学依据。
钛基一氧化氮气体释放界面的构建及其骨质疏松条件下促骨修复性质的研
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2025
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负责人:陶白龙
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依托单位:
自供O2/H2O2的复合递送系统联合CDT疗法促进感染性皮肤修复及机制研究
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2021
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负责人:陶白龙
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依托单位:
国内基金
海外基金