可注射高强度双网络水凝胶的制备及软骨修复应用研究

基本信息
批准号:51873214
项目类别:面上项目
资助金额:59.00
负责人:屈小中
学科分类:
依托单位:中国科学院大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:田耘,温凯凯,杨迪,赵嫣然,孙一宁,刘冰川,崔智勇
关键词:
双网络水凝胶可注射水凝胶软骨修复动态交联细胞输送
结项摘要

Injectable hydrogel is promising for application in drug delivery and tissue engineering because of their carrier property together with easy-operation perspective, while double-network (DN) hydrogel has exhibited attractive mechanical property. However, the report of injectable DN hydrogel is rare, mainly because of the two-step synthesis procedure of double networks. Herein, we intend to construct DN hydrogel with injectability under physiological condition through the inclusion of dynamic covalent crosslinks, together with the incorporation of secondary forces like ionic interaction. Benzoic-imine, phenylborate and disulfide bonds will be introduced for the formation of double-network by adjusting the crosslinking kinetics of the individual crosslinking. A series of characterization on the rheology behavior, phase separation, polymer conformation will be performed to discover the regulation for gaining subsequent sol-gel transitions of the two polymer networks in one particular solution regime. The structure-property relationship of injectable DN hydrogel will be also studied by examining the regimes formed by various polymers, type of crosslink and injection condition in order to select the candidates with desirable mechanical property for using as a scaffold for cartilage reparation. In vitro and in vivo tests will be finally carried out to assess the capacity of the hydrogel as an extracellular matrix for 3D cell encapsulation and proliferation, chondrocyte differentiation and furthermore the potential application for osteochondral repair.

可注射水凝胶和双网络水凝胶在组织工程领域均有良好的应用前景,但双网络水凝胶复杂的交联过程限制了它的可注射性,反之注射过程也会影响凝胶的力学性能。本项目针对软骨缺损等治疗对承力水凝胶支架材料的需求,提出在高分子混合体系中引入两种动态相互作用,实现两个高分子网络的次序交联,以制备在生理环境条件下可注射的双网络水凝胶的思路。本工作将以聚糖、PVA等生物相容性高分子为主链构建多重交联,研究两种动态相互作用的匹配性对交联反应动力学、相转变和互穿网络结构的影响,重点解决双网络凝胶的加工过程控制和力学性能控制等问题,掌握注射制备高强度双网络水凝胶的方法。同时,研究凝胶体系对细胞的三维装载与输运能力,通过膝关节软骨缺损动物模型,明确以注射方法植入凝胶支架对于软骨修复的作用。

项目摘要

针对水凝胶可加工性与力学性能间矛盾以及骨科治疗对承力水凝胶植入材料的迫切需求,本项目研究利用动态共价键和多种动态相互作用协同调控凝胶相转变动力学,实现两个高分子网络的快速、逐次交联,以制备生理环境条件下可注射的双网络水凝胶;提出可加工高性能杂化高分子水凝胶的渝渗网络模型,通过调控高分子链间相互作用控制无机颗粒点阵与高分子形成渝渗网络的应变响应,实现高分子水凝胶从塑性到刚性的转变,一定程度解决了水凝胶加工性和力学性能矛盾;利用生物活性物质的矿化过程实现水凝胶力学性能的“活性”增长,制备出压缩模量100MPa级、力学性能比拟松质骨的超高模量杂化双网路高分子水凝胶。以此为基础,获得了满足围关节骨折复位和骨软骨修复要求的填充型承力水凝胶材料,首次使用高分子水凝胶联合金属内固定实现了对围关节骨折骨缺损部位的结构稳定,促进了软骨和骨损伤修复,避免了关节面二次塌陷,为克服围关节骨折如胫骨平台骨折的临床治疗难题提供了新的材料基础和可行的治疗途径。

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

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.026
发表时间:2022
3

跨社交网络用户对齐技术综述

跨社交网络用户对齐技术综述

DOI:10.12198/j.issn.1673 − 159X.3895
发表时间:2021
4

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

DOI:10.11834/jrs.20209060
发表时间:2020
5

城市轨道交通车站火灾情况下客流疏散能力评价

城市轨道交通车站火灾情况下客流疏散能力评价

DOI:
发表时间:2015

相似国自然基金

1

“超分子-杂化”双体系构建新型可注射水凝胶及其用于软骨修复的研究

批准号:51603125
批准年份:2016
负责人:王大明
学科分类:E0308
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
2

自修复且耐疲劳的高强度双网络水凝胶

批准号:21504022
批准年份:2015
负责人:陈强
学科分类:B0204
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
3

中药血清基组织粘附性可注射水凝胶的构建及其体内修复软骨研究

批准号:51573137
批准年份:2015
负责人:张君涛
学科分类:E0308
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
4

可注射VEGF智能化修饰微孔双网络水凝胶在骨修复中的作用机制研究

批准号:81771061
批准年份:2017
负责人:王晓燕
学科分类:H1503
资助金额:54.00
项目类别:面上项目