仿生硅化促进缺损硬组织自身修复及其机制研究

成果基本信息
关键词：	纤维内硅化;骨缺损修复;干细胞归巢因子;胶原纤维
成果类别：		技术成熟度：
体现形式（基础理论类）：		体现形式（应用技术类）：	无
成果登记号：	9612018Y0360	资源采集日期：	2018-12-10

研究情况
单位名称：	解放军第四军医大学	技术水平：
评价证书号：		评价单位：	中华人民共和国科学技术部
评价日期：	2015.12.31	评价证书号：

转化情况
转让范围：		推广形式：	无
已转让企业数（个）：	0

联系方式
联系人（平台）：	孵化基地	联系人（平台）电话：	0771-3394012
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成果简介
该课题前期应用引导组织硅化理念，以聚合物诱导的液相硅酸纳米颗粒为前体，在体外实验中首次构建出能缓释硅元素、同时具有良好机械性能的纤维内硅化胶原材料，弥补了生物相容性极佳的胶原纤维仅因强度差无法成为支架材料的缺憾，为硬组织缺损修复领域的突破性进展。研究成果主要包括以下两个方面：第一，探索仿生硅化支架释硅效应与硬组织缺损修复关系。以往研究将BMP、VEGF等细胞因子冻干复合在胶原支架上赋予其促成骨及成血管活性，但因细胞因子降解快、复合比例难以控制、成本高等缺陷严重限制了该技术在临床中的推广应用。硅已被证实具有促成骨、成血管的双重功能，并在硬组织的生物学发育与再生中发挥关键作用。最新体外实验证实，本课题组前期构建的纤维内硅化胶原支架可持久缓释硅，明显促进BMMSCs矿化结节及血管祖细胞（EPCs）管腔形成，同时上调成骨、成血管相关基因的表达。由于硬组织修复主要依靠矿物质及新生血管的形成，本项目通过材料动力学、细胞学及动物实验系统阐明仿生硅化支架释硅效应在硬组织缺损修复中的作用，为促硬组织修复支架研究提供了新策略。第二，探索新型仿生硅化胶原支架与干细胞归巢因子有效复合促进硬组织再生的条件及影响因素。现有硬组织缺损修复技术存在如供体受限、二次创伤、继发感染、无生物活性等严重不足。近年来，BMP-7等干细胞归巢因子诱导自体干细胞归巢实现硬组织自我修复研究，正成为硬组织缺损再生修复新的突破点。课题组前期研究证实，经冻干复合在硅化胶原支架上的BMP-7可持久缓释，且该复合材料可在体外明显诱导BMMSCs及EPCs向支架内归巢，促进体内异位成骨。因此，本项目利用材料仿生学手段结合BMP-7等活性分子修饰方案，构建性能稳定、可诱导干细胞归巢的仿生硅化归巢系统，通过细胞学与动物学实验评价该支架能否在不含种子细胞条件下替代传统组织工程支架材料，实现宿主硬组织缺损的主动修复。　　该课题主要达成的研究目的包括：　　1、构建复合归巢因子的仿生硅化胶原支架；　　2、探讨复合仿生硅化胶原支架硅释放与促进硬组织缺损修复作用的时效性；　　3、明确复合仿生硅化胶原支架与干细胞归巢因子复合促进硬组织再生的条件及影响因素；　　4、阐明复合归巢因子的仿生硅化胶原支架激活宿主干细胞介导的硬组织缺损自修复潜能的具体作用及其机制；　　5、为硅化胶原复合支架材料从体外模拟实验向临床应用的转化提供依据；　　该课题主要的研究特色与创新点包括：　　1. 首次提出以载硅胶原支架作为归巢干细胞分化的微环境，实现缺损硬组织再生，并通过硅促进干细胞定向分化的分子机制探索，以期为硅化胶原复合支架材料从体外模拟实验向临床应用的转化提供依据。　　2. 利用基于前期初步研制成功的能有效促进组织矿化与合适机械强度的纤维内硅化胶原支架，作为搭载细胞归巢因子的载体，首次构建具有促进宿主细胞归巢、启动自体矿化潜能的硅化胶原复合支架材料，对骨缺损和牙体硬组织缺损的自修复均意义重大。

成果名称：	仿生硅化促进缺损硬组织自身修复及其机制研究	关键词：	纤维内硅化;骨缺损修复;干细胞归巢因子;胶原纤维
成果类别：		一级分类名称：	医学生物工程
二级分类名称：		三级分类名称：
研究起止时间：	2013.01 至2014.12	成果体现形式（应用技术类）：	无
成果属性：		成果体现形式（基础理论类）：
技术成熟度：		技术水平：
研究形式：		学科分类1：
单位名称：	解放军第四军医大学	学科分类2：	320.27
中图分类号1：		所属高新技术类别：
中图分类号2：	R68	课题来源：
应用行业：		课题立项名称：
国家科技计划子类别：		课题立项编号：	2012CB526704
经费实际投入额（万元）：	65.00	评价单位：	中华人民共和国科学技术部
评价形式：	无	应用状态：	无
评价日期：	2015.12.31	转让范围：
评价证书号：		推荐单位：
推广形式：	无	成果登记号：	9612018Y0360
成果简介：	该课题前期应用引导组织硅化理念，以聚合物诱导的液相硅酸纳米颗粒为前体，在体外实验中首次构建出能缓释硅元素、同时具有良好机械性能的纤维内硅化胶原材料，弥补了生物相容性极佳的胶原纤维仅因强度差无法成为支架材料的缺憾，为硬组织缺损修复领域的突破性进展。研究成果主要包括以下两个方面：第一，探索仿生硅化支架释硅效应与硬组织缺损修复关系。以往研究将BMP、VEGF等细胞因子冻干复合在胶原支架上赋予其促成骨及成血管活性，但因细胞因子降解快、复合比例难以控制、成本高等缺陷严重限制了该技术在临床中的推广应用。硅已被证实具有促成骨、成血管的双重功能，并在硬组织的生物学发育与再生中发挥关键作用。最新体外实验证实，本课题组前期构建的纤维内硅化胶原支架可持久缓释硅，明显促进BMMSCs矿化结节及血管祖细胞（EPCs）管腔形成，同时上调成骨、成血管相关基因的表达。由于硬组织修复主要依靠矿物质及新生血管的形成，本项目通过材料动力学、细胞学及动物实验系统阐明仿生硅化支架释硅效应在硬组织缺损修复中的作用，为促硬组织修复支架研究提供了新策略。第二，探索新型仿生硅化胶原支架与干细胞归巢因子有效复合促进硬组织再生的条件及影响因素。现有硬组织缺损修复技术存在如供体受限、二次创伤、继发感染、无生物活性等严重不足。近年来，BMP-7等干细胞归巢因子诱导自体干细胞归巢实现硬组织自我修复研究，正成为硬组织缺损再生修复新的突破点。课题组前期研究证实，经冻干复合在硅化胶原支架上的BMP-7可持久缓释，且该复合材料可在体外明显诱导BMMSCs及EPCs向支架内归巢，促进体内异位成骨。因此，本项目利用材料仿生学手段结合BMP-7等活性分子修饰方案，构建性能稳定、可诱导干细胞归巢的仿生硅化归巢系统，通过细胞学与动物学实验评价该支架能否在不含种子细胞条件下替代传统组织工程支架材料，实现宿主硬组织缺损的主动修复。　　该课题主要达成的研究目的包括：　　1、构建复合归巢因子的仿生硅化胶原支架；　　2、探讨复合仿生硅化胶原支架硅释放与促进硬组织缺损修复作用的时效性；　　3、明确复合仿生硅化胶原支架与干细胞归巢因子复合促进硬组织再生的条件及影响因素；　　4、阐明复合归巢因子的仿生硅化胶原支架激活宿主干细胞介导的硬组织缺损自修复潜能的具体作用及其机制；　　5、为硅化胶原复合支架材料从体外模拟实验向临床应用的转化提供依据；　　该课题主要的研究特色与创新点包括：　　1. 首次提出以载硅胶原支架作为归巢干细胞分化的微环境，实现缺损硬组织再生，并通过硅促进干细胞定向分化的分子机制探索，以期为硅化胶原复合支架材料从体外模拟实验向临床应用的转化提供依据。　　2. 利用基于前期初步研制成功的能有效促进组织矿化与合适机械强度的纤维内硅化胶原支架，作为搭载细胞归巢因子的载体，首次构建具有促进宿主细胞归巢、启动自体矿化潜能的硅化胶原复合支架材料，对骨缺损和牙体硬组织缺损的自修复均意义重大。
联系人：	胡泽兵	成果登记日期：	2018-03-22
联系人email：	zebinghu@fmmu.edu.cn	单位代码：	96100006
邮政编码222：	710032	联系人电话：	18729512767;029-84774199
单位传真：	029-84774119;84773636	单位通讯地址：	陕西省西安市新城区乐西路169号
单位所在省市：		单位电话：	029-84774193;84774512;84774199
转让收入（万元）：	0	单位属性：
合作完成单位：		已转让企业数（个）：	0
成果发布年份：	2018	知识产权形式：
成果完成人：	陈吉华;牛丽娜;方明;李岩;黄鹂;焦凯;李芳;孙翔;张凌;柴治国;吴丹;唐立辉;李娜;王辉;赵三军;王迎捷;李锋	资源采集日期：	2018-12-10

仿生硅化促进缺损硬组织自身修复及其机制研究

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