细胞砖构建“软骨发育模板”再生血管化下颌骨及其体内重塑的机理研究

基本信息
批准号:81771040
项目类别:面上项目
资助金额:56.00
负责人:吴炜
学科分类:
依托单位:中国人民解放军第四军医大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:杨新杰,宗春琳,杨向明,杨霞,李治冶
关键词:
重塑间充质干细胞骨组织工程血管化软骨内成骨
结项摘要

Engineering artificial bone grafts provides important alternative to autologous bone grafts which has long been limited by donor shortage.However, conventional synthetic bone grafts or tissue engineering grafts always rely on tough, slowly degrading biomaterials or dense extracellular matrices produced in vitro, which greatly impeded their in vivo remodeling as well as integration with host vasculature and bone, thereafter abrogated their clinical success, especially for large, segmental bone defects. Our project proposed to harness the bone remodeling potential of hypertrophic carftilage template, and engineering such a cartilage intermediate by using “Cell Bricks” technology, such an artificial graft simulates the cartilaginous structure while owns in vivo cell recruiting ability. We believe fast cell recruitment and appropriate mechanical loading are the critical factors that influence the host remodeling and cell differentiation of tissue engineering grafts, as well as opening structure for cell infiltration, scaffolding materials with adequate degrading rate as well as flexible material which could sense the environmental forces would be essential to graft design. We have fabricated porous tubular scaffolds by using elastomeric polymer poly glycerol-sebacate (PGS), via salt-leaching route, in addition, the electrospinning polycaprolactone (PCL) fibrous sheath wrapped outside of the grafts and PCL rings significantly stabilized the mechanical strength of the tubular inner support, so that the PRP gel solidified cell bricks constructs could be resistant to surgical implantation and compression from bone defect site. In our proposals, we will further rationalize structural parameters of cartilaginous template so that cell recruiting efficiency including vascularization and ossification could be promoted. Furthermore, we will explore the spatiotemporal distribution of recruiting cells, and tissue sources of these cells. Additionally, the relationship between cartilage template structure and differentiation of recruiting cells will be unraveled. Based on above research experience, vascularized bone grafts with optimized structure and biomaterials will pave the road for their remodeling in situ, which also will crack the bottle neck of the present regenerative medicine.

传统组织工程骨移植体中,慢降解材料以及难以快速血管化的内部结构,制约其在体内的功能性重塑以及与宿主的融合,限制了大范围骨缺损修复上的成功率。本项目从促进体内细胞募集、充分利用宿主自身重塑能力出发,构建具有开放结构及稳定颌骨形态的软骨发育模板。以细胞砖技术构建的脱细胞幼稚软骨基质提供了内皮细胞的快速募集通道,其梯度降解为组织基质沉积创造了空间;贴附于其表面生长且诱导分化的肥大软骨细胞聚集体提供骨性重塑的生化因素;采用快速降解弹性内支撑体赋予形态和力学稳定性,最终再生出具有高度细胞化及基质的血管化骨组织。本项目旨在优化软骨发育模板结构,提高血管化以及成骨效率,获得软骨内成骨的新策略。深入研究细胞募集的时空规律以及组织来源,明确细胞分化与移植体结构以及软骨基质之间的关系。本研究希望解决传统骨移植体体内融合性差、血管化效率低以及骨再生缓慢等瓶颈问题,为节段性血管化颌骨移植提供新的技术理念。

项目摘要

传统组织工程骨移植体中,慢降解材料以及难以快速血管化的内部结构,制约其在体内的功能性重塑以及与宿主的融合,限制了大范围骨缺损修复上的成功率。本项目从促进体内细胞募集、充分利用宿主自身重塑能力出发,构建了具有开放结构及稳定颌骨形态的软骨发育模板。以细胞砖技术构建的脱细胞幼稚软骨基质提供了内皮细胞的快速募集通道,其梯度降解为组织基质沉积创造了空间;贴附于其表面生长且诱导分化的肥大软骨细胞聚集体提供骨性重塑的生化因素;采用快速降解弹性内支撑体赋予形态和力学稳定性,最终再生出具有高度细胞化及基质的血管化骨组织。基于以上思路,本研究团队首次开发了一种可注射的“软骨模板”移植物,该移植物由颗粒脱细胞软骨基质、软骨源性骨髓间充质干细胞砖和富含血小板的血浆凝胶组成,研究证实其可实现血管化的骨再生。接着,通过优化脱细胞技术,研究表明1% SDS脱细胞后的软骨细胞片保持了软骨细胞的完整性和生物活性,有利于细胞的募集,促进了脱细胞软骨基质修复关节缺损,并实现了软骨下骨的血管化,为关节软骨的非细胞移植重建提供了一条新的途径。进一步地,我们构建了具有4D结构的PGS弹性体支架材料,在不额外添加骨替代物的情况下,实现了穹顶型颅骨缺损以及拱形种植体周牙槽骨缺损的完全再生,满足颅面部骨质缺损形态多变的技术要求。在此基础上,采用弹性体负载脱细胞软骨基质并融入干细胞囊泡,发现可显著促进组织血管化、提高缺损修复效率。以上研究成果在Advanced Science(IF=16.806)、Biomaterials(IF=12.479)、Acta Biomaterialia(IF=8.947)、Scientific Reports(IF=4.379)著名期刊发表SCI论文共5篇,申请国家发明专利2项。综上,本项目优化了软骨发育模板结构,提高了血管化以及成骨效率,获得了软骨内成骨的新策略。深入研究了细胞募集的时空规律以及组织来源,明确了细胞分化与移植体结构以及软骨基质之间的关系。本研究成果有助于解决传统骨移植体体内融合性差、血管化效率低以及骨再生缓慢等瓶颈问题,为节段性血管化颌骨移植提供了新的技术理念。

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

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DOI:10.3969/j.issn.1673-1689.2021.10.004
发表时间:2021
2

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
3

青藏高原狮泉河-拉果错-永珠-嘉黎蛇绿混杂岩带时空结构与构造演化

青藏高原狮泉河-拉果错-永珠-嘉黎蛇绿混杂岩带时空结构与构造演化

DOI:10.3799/dqkx.2020.083
发表时间:2020
4

面向云工作流安全的任务调度方法

面向云工作流安全的任务调度方法

DOI:10.7544/issn1000-1239.2018.20170425
发表时间:2018
5

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

DOI:10.19596/j.cnki.1001-246x.8419
发表时间:2022

吴炜的其他基金

批准号:30800236
批准年份:2008
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41301473
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:61271330
批准年份:2012
资助金额:76.00
项目类别:面上项目
批准号:81601684
批准年份:2016
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31370997
批准年份:2013
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:81302457
批准年份:2013
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81673217
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81671949
批准年份:2016
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:61471277
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81200301
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

用于软骨下骨重塑的骨修复材料的制备及其抑制软骨组织血管化与成骨趋化的作用机理研究

批准号:31670969
批准年份:2016
负责人:于涛
学科分类:C1002
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
2

基于miRNA转染的血管化BMSC膜片的构建、血管化与骨再生能力及其机制研究

批准号:81501611
批准年份:2015
负责人:闫钧
学科分类:H2810
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
3

还原软骨发生机制支架构建与骨软骨再生

批准号:51503119
批准年份:2015
负责人:张坤玺
学科分类:E0308
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
4

低模量骨植入体的促血管再生三维细胞微环境构建及其成骨机理研究

批准号:31700880
批准年份:2017
负责人:马立敏
学科分类:C1008
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目