可注射型类人胶原蛋白骨缺损修复支架材料的构建与关键技术研究
批准号:
22078265
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
惠俊峰
依托单位:
学科分类:
农业与食品化工
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
惠俊峰
中文摘要
本研究旨在构筑一种新型的具有良好生物相容性和骨缺损修复性能的可注射型类人胶原蛋白骨缺损修复支架材料。实验利用己二酸二酰肼对类人胶原蛋白(HLC)分子接枝改性,利用高碘酸钠对多糖(PS)分子进行醛基化改性,然后基于Schiff base反应使改性蛋白与多糖发生分子间交联构筑可降解的注射型骨缺损修复支架。为了实现支架材料与缺损组织间力学匹配、支架材料的降解速率可控和进一步强化支架的促新骨生成性能,在支架材料中加入了多元离子杂化的超长超细(亚)纳米线性羟基磷灰石和骨生长因子。.本研究将对可注射型支架材料的可注射性、固化速率,塑型后复合支架的微观结构、热力学性质,细胞毒性,降解速率,成骨性能等进行深入研究,并采用外周骨定量 CT(pQCT)扫描动态监控骨缺损修复状况,获取四维骨骼缺损修复发展变化展示,实现评价和反馈优化可注射型骨缺损修复支架材料对骨缺损组织修复的性能。
英文摘要
The purpose of this study is to construct a new injectable human like collagen scaffold with good biocompatibility and bone defect repair performance. By grafting with Diacylhydrazine adipate, human like collagen (HLC) molecules were endowed with hydrazide bond, and Polysaccharide (PS) molecules were oxidized by sodium periodate to have aldehyde group. Then, based on Schiff base reaction, a biodegradable injectable bone defect repair scaffold was constructed by crosslinking the modified protein and polysaccharide molecules. In order to match the mechanical properties of scaffolds with the defect tissue, control the degradation rate of scaffolds and further enhance the osteogenic properties of scaffolds, the ultra-long ultra-fine (sub)nano linear hydroxyapatite and bone growth factor were added into the system..In this study, the injectability and solidification rate of the injectable scaffold materials, the microstructure, thermodynamic properties, cytotoxicity, degradation rate and osteogenesis of the composite scaffold after solidification will be studied in depth. In order to evaluate and optimize the injectable scaffolds for bone defect repair, the dynamic monitoring of bone defect repair was carried out by using the peripheral bone quantitative CT scan (pQCT).
本项目基于多种接枝改性的功能多糖分子和蛋白质分子,以及离子掺杂的纳米羟基磷灰石和生物玻璃等纳米生物材料,设计和构建了数种针对非肿瘤侵袭和肿瘤侵袭引起的骨缺损修复的可注射水凝胶及烧烫伤感染创面修复水凝胶等,并深入研究了相关的理化性质和生物学功效。.(1)实验成功合成了分别掺杂Ce2+,Zn2+与F−,SeO32−与Mg2+的纳米羟基磷灰石即CeHA、Zn5%/F10%-HAp和Se15%/Mg30%-HAp纳米线(棒),以及Ce/Se、Mg/Sr共掺的生物活性玻璃纳米球M3%Ce/3%Se和M2S3。(2)实验成功制备了3-氨基苯基硼酸接枝的透明质酸(HA-BA),阿仑膦酸钠接枝的丝胶蛋白(Ser-AL),3-氨基苯硼酸半硫酸盐改性的重组胶原蛋白(HLC-APBA),接枝双键和醛基的氧化甲基丙烯酰化透明质酸(OHAMA),锰离子螯合去铁胺接枝的甲基丙烯酰化明胶(GDM)和氧化硫酸软骨素(OCS)。(3)针对非肿瘤侵袭和肿瘤侵袭引起的骨缺损修复,设计和制备了分别基于Zn5%/F10%-HAp和Se15%/Mg30%-HAp的可注射水凝胶HT(SA)HAp和SOH1(CP)1,基于生物活性玻璃M3%Ce/3%Se的微凝胶骨粉S-H-xM3%Ce/3%Se。针对软骨缺损修复,制备了基于MSBG的可注射水凝胶OHAMA/CMC/MSBG。此外,还制备了基于CeHA和GDM的3D打印GDM/CeHA@CA骨修复支架,及基于HLC-APBA的用于修复感染性烧伤创面的双交联H-A/SA/0.05% P-ZIF抑菌水凝胶。实验通过多种细胞模型和动物学模型,系统评价和优化了上述可降解复合材料的组织缺损修复性能,并阐明了相关的促缺损组织修复机制。.本项目所制备的系列支架材料,具有便捷、高效、小创伤、和优异的促缺损组织修复(新骨生长)等优点,对开发性能优异的组织缺损修复材料具有重要的理论指导和潜力的应用价值。
羟基磷灰石/DNA亚纳米尺度复合材料共组装规律及性质研究
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批准号:21676215
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项目类别:面上项目
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资助金额:70.0万元
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批准年份:2016
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负责人:惠俊峰
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依托单位:
离子掺杂纳米羟基磷灰石对类人胶原骨材料结构与功能的影响
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批准号:21376190
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项目类别:面上项目
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资助金额:90.0万元
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批准年份:2013
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负责人:惠俊峰
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依托单位:
国内基金
海外基金