“三维功能性同轴电纺丝支架”的构建及其募集骨髓间充质干细胞修复关节软骨的疗效和生物学机制的研究

基本信息
批准号:81702152
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:满振涛
学科分类:
依托单位:山东大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:韩晓娟,李伟,李涛,袁林,张捷,石士平,许宝林,李羿鑫
关键词:
同轴电纺丝功能性支架组织工程软骨损伤与修复缓释
结项摘要

Currently,lots of patients were suffered from cartilage injury, but the capacity of cartilage self-repair is poor. As a result,the cartilage injury brings heavy burden to patients and society.Currently, scientists attempt to repair cartilage injury with the method of tissue engineering. However,there are still lots of challenges to be overcomed and no specific and useful cartilage repair system has been developed. The appropriate seed cells,growth factors and scaffolds are three basic elements of tissue engineering. In cartilage tissue engineering, bone mesenchymal stem cells (BMSCs) are the comparatively ideal seed cells; and TGF-β1 is the growth factor commonly used, which could promote the chondrogenic differentiation of BMSCs.In the previous study, we have developed the “film-like functional CBrhTE scaffold”,which could synchronously recruit BMSCs, support BMSCs, and release TGF-β1 in a controlled manner to promote the chondrogenic differentiation of BMSCs. However,the shortcoming of the “film-like functional CBrhTE scaffold” is the low porosity, and the BMSCs can not easily immigrate into the inside of the scaffold,which prevent the cartilage regeneration. Therefore,in this subject, we attempt to enhance the porosity of the “film-like functional CBrhTE scaffold” to construct the “3D functional CBrhTE scaffold”, furtherly explore the physical and chemical properties of the “3D functional CBrhTE scaffold”,and determine the sustained release of TGF-β1 by the scaffold. And meanwhile, in vitro experiments, we attempt to explore the capacity of recruiting BMSCs and promoting BMSCs chondrogenic differentiation by the “3D functional CBrhTE scaffold”; in vivo experiments, we attempt to explore the effect of cartilage regeneration by the “3D functional CBrhTE scaffold”. Finally, we attempt to explore the biological mechanism of cartilage regeneration by the BMSCs recruited onto the “3D functional CBrhTE scaffold”. Consequently, the completion of this subject could obtain the “3D functional CBrhTE scaffold”,and explicit the mechanism of cartilage regeneration by this scaffold, which could provide the theory and experimental evidence for cartilage repair.

随着全民运动水平提高,关节软骨损伤患者逐年增多,严重的是:关节软骨自我修复能力差。组织工程技术修复软骨损伤较有应用前景,但目前尚未发现一种成熟的修复方法。在软骨组织工程技术中,骨髓间充质干细胞(BMSCs)是理想的种子细胞;TGF-β1是常用的生物因子,能促进BMSCs成软骨分化。在以前的研究中,我们用同轴电纺丝技术构建了“膜状功能性CBrhTE支架”,其能同时募集BMSCs、缓释TGF-β1促进BMSCs成软骨分化。不足之处在于,此支架孔隙率偏低,无法形成内外均充满BMSCs的3D支架,从而影响软骨再生效率。因此,在本课题中,为提高软骨再生效率,我们拟提高“膜状功能性CBrhTE支架”的孔隙率,构建“三维功能性CBrhTE支架”,并行体内外实验探索此支架募集BMSCs修复关节软骨的疗效;最终,探索此支架利用BMSCs修复软骨的生物学机制。总之,本课题的完成,可为软骨损伤的修复提供新思路。

项目摘要

随着全民运动水平提高及人口老龄化的进展,关节软骨损伤和退变的患者逐年增多,严重的是:关节软骨自我修复能力差。组织工程技术修复软骨损伤较有应用前景,但目前尚未发现一种成熟的修复方法。在软骨组织工程技术中,支架材料、种子细胞和细胞因子是三大要素。其中,骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchyml stem cell,BMSCs)是理想的种子细胞;TGF-β1是常用的生物因子,能促进BMSCs成软骨分化。在以前的研究中,我们用同轴电纺丝技术构建了“膜状功能性CBrhTE支架”,其能同时募集BMSCs、缓释TGF-β1促进BMSCs成软骨分化。不足之处在于,此支架孔隙率偏低,无法形成内外均充满BMSCs的3D支架,从而影响软骨再生效率。因此,在本课题中,为提高软骨再生效率,我们进一步改良了支架制作工艺,联合使用“同轴电纺丝技术”和“淋盐技术”,以改善“膜状功能性CBrhTE支架”的孔隙率,构建“三维功能性CBrhTE支架”。使用扫描电镜和透射电镜检测“三维功能性CBrhTE支架”的纤维结构,结果显示“三维功能性CBrhTE支架”是由“外壳—夹芯”双层结构的纤维组成,E7多肽均匀的耦连到支架的表面,耦连E7肽后,支架的亲水性升高、力学强度无显著性改变。“三维功能性CBrhTE支架”能够缓释TGF-β1,并且缓释的TGF-β1仍然保持生物学活性。体外实验方面,使用“三维功能性CBrhTE支架”培养BMSCs,结果显示,“三维功能性CBrhTE支架”能够促进BMSCs粘附和成软骨分化。体内实验方面,构建了新西兰大白兔软骨损伤模型,并用“三维功能性CBrhTE支架”、“膜状功能性CBrhTE支架”和“单纯微骨折”方法修复软骨损伤,结果显示,修复术后24周,“三维功能性CBrhTE支架”的软骨修复能力优于“膜状功能性CBrhTE支架”和“单纯微骨折组”;最终,经生物信息学分析,发现“三维功能性CBrhTE支架”利用BMSCs修复关节软骨的生物学机制可能与Indian hedgehog信号通路有关。总之,本课题的完成,可为关节软骨损伤的修复提供新的思路。

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

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
2

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
3

坚果破壳取仁与包装生产线控制系统设计

坚果破壳取仁与包装生产线控制系统设计

DOI:10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.21.004
发表时间:2018
4

栓接U肋钢箱梁考虑对接偏差的疲劳性能及改进方法研究

栓接U肋钢箱梁考虑对接偏差的疲劳性能及改进方法研究

DOI:10.3969/j.issn.1002-0268.2020.03.007
发表时间:2020
5

桂林岩溶石山青冈群落植物功能性状的种间和种内变异研究

桂林岩溶石山青冈群落植物功能性状的种间和种内变异研究

DOI:10.5846/stxb202009292521
发表时间:2021

满振涛的其他基金

相似国自然基金

1

PLLA/PDLA三维支架与滑膜间充质干细胞/软骨细胞构建颞下颌关节盘的研究

批准号:31260229
批准年份:2012
负责人:龚忠诚
学科分类:C1003
资助金额:48.00
项目类别:地区科学基金项目
2

干细胞靶向多肽修饰的梯度矿化的透明质酸/聚膦腈同轴电纺丝纳米纤维支架原位诱导关节骨软骨组织的再生及其修复机制的研究

批准号:81871761
批准年份:2018
负责人:张辛
学科分类:H0604
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
3

Wnt3a影响骨髓间充质干细胞修复软骨缺损的研究

批准号:81271983
批准年份:2012
负责人:刘玉杰
学科分类:H0604
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
4

低氧预处理自体骨髓间充质干细胞修复关节软骨损伤的MRI活体示踪研究

批准号:81471810
批准年份:2014
负责人:李绍林
学科分类:H2711
资助金额:70.00
项目类别:面上项目