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多重界面组装仿鳞构筑鱼胶原基“硬核”多功能口腔GBR膜及界面强化机制

批准号:
22078209
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
刘文涛
依托单位:
学科分类:
资源、环境与生态化工
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘文涛

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
胶原基引导骨再生(GBR)膜是口腔种植修复手术的关键核心材料,但目前存在哺乳动物胶原原料风险与限制、膜功能单一、膜易塌陷和破裂等瓶颈问题。本项目围绕制约胶原基GBR膜临床应用的基础问题“膜的高稳定性与可控降解性的协调”,提出以机械性能优异的鱼鳞Bouligand结构为仿生模板,通过取向电纺、仿生矿化、填充黏合等仿生策略,采用聚合物交联、成核诱导等界面强化手段,基于多重界面组装仿鳞构筑高性能、多功能的GBR膜。拟阐明开环易位聚合大分子原位交联、类沸石咪唑酯骨架原位矿化、胶原自组装等分别对胶原分子界面、矿化胶原有机/无机界面、胶原纤维界面等多界面的强化机制;揭示多重界面耦合与GBR膜结构性能的关系,实现对膜稳定性与降解性的同步调控,设计构建集屏障支撑、抗菌活性、骨诱导性等功能于一体的新型鱼胶原基“硬核”多功能GBR膜。本项目可为鱼加工废弃物向口腔医用耗材的高值转化利用提供重要的理论与实践基础。
英文摘要
Collagen based guided bone regeneration (GBR) membrane is the key core material for oral implant repair, but there are some bottleneck problems such as the risk and limitation of collagen raw materials, single membrane function, membrane collapse and rupture. In this project, focusing on the basic problem of restricting the clinical application of collagen based GBR membrane "the coordination of high stability and controllable degradation of the membrane", it is proposed to take the Bouligand structure of fish scales which has excellent mechanical properties as the biomimetic template. By using the biomimetic strategies such as oriented electrospinning, biomimetic mineralization, filling and adhesion, and other interfacial strengthening means such as polymer crosslinking and nucleation induction, the GBR membrane having high performance and multifunction can be constructed based on multiple interfacial assembly. It is proposed to clarify the strengthening mechanism of in-situ cross-linking of polymer based on Ring-Opening Metathesis Polymerization, in-situ mineralization of Zeolitic-Imidazolate-Framework-8 and collagen self-assembly on the multi-interfaces of collagen molecular interface, organic/inorganic interface of mineralized collagen, and collagen fiber interface. The project is to reveal the relationship between multi-interface coupling and the structure and performance of GBR membrane, to realize the synchronous regulation of membrane stability and degradation, and to design and construct a new type of fish collagen based “hard core” GBR membrane which has the functions of barrier support, antibacterial activity and bone induction. This project will provide an important theoretical and practical basis for the high-value transformation and utilization of fish processing waste to oral medical consumables.
胶原基GBR膜的优点之一是体内可吸收性,无需二次手术取出,但体内降解也会直接影响膜的屏障功能与成骨效果。膜易降解、塌陷和破裂、支撑性差等机械性能不足是制约胶原基GBR膜临床应用的首要瓶颈问题。此外,还存在膜稳定性与体内降解性难以协调、哺乳动物胶原的原料风险与限制、膜的功能单一等问题。因此,须从原材料的选择与膜结构设计入手,力求优异的膜稳定性及其与膜降解的匹配,调控构筑高性能、多功能的胶原基GBR膜。本项目基于仿生学原理,通过多重界面强化构筑高性能的胶原基GBR膜,项目执行期间主要围绕以下几个方面开展了研究:1)胶原膜骨架构成比较分析;2)胶原膜的疏水及交联改性;3)仿生矿化胶原纤维膜的制备;4)膜结构设计与界面强化;5)GBR胶原膜的性能评价;6)胶原溶解用低共熔溶剂的制备及应用探索。通过研究掌握了胶原膜纤维骨架的改性调控方法,揭示了仿生矿化与胶原纤维膜结构性能的关系,明晰了甲基丙烯酸酯化改性对鱼胶原的光交联特性的调控机制,建立了基于光交联、动态共价交联等材料界面强化方法,初步实现了对GBR膜的高稳定性与可控降解性的同步调控,仿生制备获得了一种不同于传统GBR膜双层结构的胶原基硬核夹心膜。本项目有望为口腔种植修复提供新材料,为解决相关瓶颈问题提供新途径,为鱼加工废弃物向口腔医用耗材的高值转化利用提供理论与实践基础。在本项目的资助下,截止2024年共发表期刊论文12篇,获得中国商业联合会技术发明一等奖1项,形成团体标准1项,转让专利1项,项目负责人入选第十五批四川省学术和技术带头人后备人选。
海鞘被囊启迪的牙周GTR胶原水凝胶的“多模态”交联构建及自适应调控机理
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    53万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    刘文涛
  • 依托单位:
脂肪酸-硫代NHS酯疏水改性鱼胶原及其静电纺纳米纤维结构与性能调控机理研究
  • 批准号:
    21606156
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    刘文涛
  • 依托单位:
国内基金
海外基金