基于定向光控细胞片技术的血管化组织工程骨膜的构建及相关机制研究

基本信息
批准号:81900974
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:21.00
负责人:刘超
学科分类:
依托单位:浙江大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
定向排列YAP/TAZ血管化光控细胞片技术仿生骨膜
结项摘要

The periosteum provides vital blood supply to the cortical bone and acts as the source of bone-forming cells. It plays a critical role in bone homeostasis and regeneration. However, the natural periosteum can’t be widely used in clinical practice because of the limited availability, and previous studies on tissue-engineered periosteum constructs have failed to accurately reproduce the structure and function of the natural periosteum. Our previous studies confirmed that light-induced anisotropic fibroblasts sheets could secrete aligned extracellular matrix and had better pro-angiogenic effects; anisotropic mesenchymal stem cell sheets retained multidirectional differentiation capacity with enhanced osteogenic potential. On this basis, the aim of this study is to explore the feasibility of constructing a double-layer vascularized tissue-engineered periosteum with aligned extracellular matrix by light-induced anisotropic cell sheet technology and photosensitive gel system. The osteogenesis and angiogenesis effects of biomimetic periosteum combined with 3-D printed PCL scaffold will be evaluated in vitro and in vivo. Meanwhile, the role of anisotropic cell sheets and aligned extracellular matrix in the formation of 3-D microvascular network of biomimetic periosteum was studied. The role of YAP/TAZ-based mechanotransduction pathway in cell alignment and differentiation was deeply studied. The molecular mechanism of aligned extracellular matrix promoting ECs vascularization was elaborated. We believe these work will elicit a deeper understanding of the structure and function of the natural periosteum, and provide experimental basis and theoretical support for the clinical application of the new tissue engineered periosteum.

骨膜既是骨皮质的血供来源,也是骨生发的细胞来源,在骨稳态和再生中起着关键作用。但天然骨膜来源有限无法广泛应用于临床,而现有的骨膜组织工程研究尚不完善。申请人前期研究证实,定向成纤维细胞片可分泌有序的细胞外基质并能促进ECs血管化;定向MSCs细胞片保留多向分化潜能且成骨能力得到强化。在此基础上,本研究拟基于定向光控细胞片培养技术探讨构建具有仿生细胞外基质的双层血管化组织工程骨膜的可行性,与3D打印PCL支架复合后在体内外评价其成骨及成血管效果。同时,重点研究定向细胞及方向性细胞外基质在仿生骨膜三维血管网形成中的作用,探讨转录调节子YAP/TAZ如何整合机械力信号与可溶性分子以控制ECs行为,阐明定向成纤维细胞片促进ECs血管化的分子机制。本研究有助于加深对天然骨膜的结构和功能的认识,深化材料拓扑结构调控细胞行为的分子机制,为新型组织工程骨膜的临床应用提供实验基础和理论支持。

项目摘要

骨膜在骨缺损的修复中起到重要的作用,但由于天然骨膜来源有限性使其临床应用受限。因此构建仿生骨膜是组织工程骨修复的新方向。天然骨膜内层具有固有定向的拓扑形貌,我们的研究发现二氧化钛纳米点/棒进行光功能化能够实现对细胞的定向排列,且这种光功能化的作用与紫外线辐照能呈剂量依赖性。定向排列能通过细胞骨架的变化调控YAP/TAZ相关信号通路有效促进人间充质干细胞(hMSCs)体外成骨向分化。通过这种光控细胞片技术我们分离得到了定向排列的细胞片及其细胞外基质,同样观察到分离的定向细胞片ALP活性、茜素红S染色以及成骨基因表达提高,RNA测序提示定向细胞片磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)-蛋白激酶B(AKT)通路的显著上调,通过抑制表达证实了PI3K-AKT通路参与其细胞骨架相关的成骨分化。此外,与人脐静脉血管内皮细胞(HUVEC)共培养的定向细胞片能促进血管生成。为模拟天然骨膜双层的结构,我们通过数字化光处理打印技术获得适应缺损区域的水凝胶外层,联合定向细胞片对小鼠颅骨缺损模型进行修复,通过Micro-CT、组织学染色发现定向细胞片相较于随机排列的细胞片具有更好的体内修复骨缺损以及血管化的能力。进一步的,我们基于形状记忆聚合物(SMP)将动态变化的拓扑微结构引入骨膜内侧,证明了其在体外对干细胞成骨命运的调控以及体内成骨能力,实现了仿生骨膜的远程调控响应。综上,我们的研究为骨膜组织工程以及骨缺损的修复提供了一种新思路。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
2

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
3

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

DOI:
发表时间:2018
4

基于SSVEP 直接脑控机器人方向和速度研究

基于SSVEP 直接脑控机器人方向和速度研究

DOI:10.16383/j.aas.2016.c150880
发表时间:2016
5

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2018.02.019
发表时间:2018

刘超的其他基金

批准号:51279173
批准年份:2012
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
批准号:51009102
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21302148
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30872487
批准年份:2008
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:51505022
批准年份:2015
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31271159
批准年份:2012
资助金额:88.00
项目类别:面上项目
批准号:81201970
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61104003
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51805325
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31101173
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51474069
批准年份:2014
资助金额:83.00
项目类别:面上项目
批准号:61773029
批准年份:2017
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:21601178
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21904028
批准年份:2019
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51808150
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31371173
批准年份:2013
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:81870173
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:50779060
批准年份:2007
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:31170971
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:90718018
批准年份:2007
资助金额:50.00
项目类别:重大研究计划
批准号:21402242
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31600760
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51874233
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:21901256
批准年份:2019
资助金额:24.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50379045
批准年份:2003
资助金额:7.00
项目类别:面上项目
批准号:81101255
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21302207
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60876004
批准年份:2008
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
批准号:61308082
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11202034
批准年份:2012
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50902043
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81471935
批准年份:2014
资助金额:72.00
项目类别:面上项目
批准号:60373016
批准年份:2003
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:31700727
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81341012
批准年份:2013
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:31700509
批准年份:2017
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61273230
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:60073005
批准年份:2000
资助金额:15.00
项目类别:面上项目
批准号:60506006
批准年份:2005
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:91745110
批准年份:2017
资助金额:75.00
项目类别:重大研究计划
批准号:51879175
批准年份:2018
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:51101027
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31871094
批准年份:2018
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:81803468
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61902367
批准年份:2019
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21673261
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:81803513
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41404004
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11373032
批准年份:2013
资助金额:88.00
项目类别:面上项目
批准号:31771501
批准年份:2017
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:81172068
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51902282
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81401199
批准年份:2014
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51609160
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21871283
批准年份:2018
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:59949010
批准年份:1999
资助金额:6.00
项目类别:专项基金项目
批准号:81070646
批准年份:2010
资助金额:10.00
项目类别:面上项目
批准号:30800068
批准年份:2008
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81771055
批准年份:2017
资助金额:54.00
项目类别:面上项目
批准号:41505018
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31571204
批准年份:2015
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:41802184
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51304154
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51202170
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11243003
批准年份:2012
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:39970351
批准年份:1999
资助金额:12.00
项目类别:面上项目
批准号:81471010
批准年份:2014
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:81670357
批准年份:2016
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:81672412
批准年份:2016
资助金额:53.00
项目类别:面上项目
批准号:61805169
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51308446
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81902266
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41571348
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:60276045
批准年份:2002
资助金额:7.00
项目类别:面上项目
批准号:81901021
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11802152
批准年份:2018
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51878546
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:11873057
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:21905092
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31101026
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31600484
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11005102
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41902102
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61503052
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51674189
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

基于定向光控细胞片层技术的血管化组织工程肌肉的构建及机制研究

批准号:81670972
批准年份:2016
负责人:王慧明
学科分类:H1502
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
2

基于光控MSCs细胞片的血管化组织工程骨的构建及其促血管机制研究

批准号:81600838
批准年份:2016
负责人:俞梦飞
学科分类:H1502
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
3

应用细胞片层技术构建血管化组织工程骨的实验研究

批准号:30872896
批准年份:2008
负责人:李宁毅
学科分类:H1502
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
4

血管化与成骨细胞膜片复合构建组织工程骨膜的研究

批准号:81300860
批准年份:2013
负责人:任利玲
学科分类:H1502
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目