钛合金表面基于分级纳米磷灰石结构的智能表面体系的构建及其生物学性能研究

基本信息
批准号:51671081
项目类别:面上项目
资助金额:65.00
负责人:吴水林
学科分类:
依托单位:湖北大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:许子强,但洋,邱一敏,李顺堂,李霞,李满,周田,朱萍,林沙
关键词:
生物相容性骨整合基于纳米羟基磷灰石结构涂层表面改性钛合金植入材料
结项摘要

This project aims to acquire orderly hierachical nanohydroxyapaptite-based smart system along the one dimensional nanowire by facile chemical reaction, which is based on the model of titanium alloy including porous implants with nano titanates growth on the surface. This novel implants will be placed in the culture medium of marrow stromal stem cells into rats (MSCs) to investigate MSCs'differentiation behaviors on the exposed surface including the surface area in the interconnected open pores. By comparison with the control samples, we can learn the role of microstructure and chemical composition of this hierachical nano HA in the process of differentiation HA and analyze the related biological characteristics as well as histology characteristics in vivo. The bone implants with differentiated MSCs will be implated into mice femur to invetigated the in vivo biological characterization. The untreated implants will be used for comparision in this course.This project will be useful for the development of novel titanium alloys applied in the application of bone repair and reconstruction. Furthermore, it will provide the experimental data and theoretical analysis for the direct differentiation of MSCs guided by this hierarchical nano hydroxyapatite on the titanium alloy implants. It will accerlerate the wide clinical aplications of titanium alloy for bone tissue repair and reconstruction engineering.

在钛合金表面制备基于分级结构纳米羟基磷灰石(HA)的智能表面体系,置入体外鼠骨髓基质干细胞(MSCs)培养基内,观察干细胞在基于纳米羟基磷灰石的复合智能体系表面定向诱导分化,以及其在植入体表面及在孔洞内成骨的可能性,通过与未处理植入体对比,分析表面分级羟基磷灰石结构的复合体系在此分化过程中的生物学特性以及分化后植入体内外的组织学特性。将体外培养后获得的植入体置入老鼠股骨,另外植入未经修饰处理的植入体,比较体内两种植入体界面的成骨特性。本项目研究将为无外加诱导剂条件下,钛合金植入体表面基于分级结构纳米羟基磷灰石的智能复合体系表面定向诱导干细胞分化、提高植入体表面活性和抗菌性能、促进骨整合奠定理论和实验基础,并为钛合金植入体的研发和临床应用提供实验和理论依据。

项目摘要

医用金属广泛用于矫形外科及骨缺损修复和重建,特别是钛合金获得了广泛的临床应用。但是医用金属的生物惰性不利于骨组织的快速修复,同时其不具备抗菌性能也导致植入体容易感染。因此,本项目主要是在钛合金植入体表面构建生物活性的功能化涂层,一方面促进成骨,另外一方面赋予植入体表面特生的生物功能,比如调控细胞行为,抗菌等。以羟基磷灰石(HA)为核心,构建一系列智能体系,包括660激光响应的聚多巴胺包裹的金羟基磷灰石纳米体系、微米有序纳米无序利于HA沉积的拓扑结构、近红外光响应的硫化铋(BS)/HA纳米涂层,并且做了详细的体外体内性能的研究。本项目研究过程中获得了一些原始创新的研究成果,为在无体外诱导剂的条件下,利用单纯的拓扑结构和远程控制细胞行为以促进成骨分化和快速抗菌提供了理论和实验基础。已发表SCI论文67篇,申请专利40项,引用次数达1070次。在Nature communication、Science Advance、Advanced Material、Advanced Functional Material、ACS Nano等均发表过成果。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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