项目名称: 双层仿骨膜材料的构建及其诱导骨组织修复的研究

项目编号: No.51503153

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 周涓

作者单位: 同济大学

项目金额: 20万元

中文摘要: 当前人工骨材料对于骨组织的修复还存在难以形成骨性结合、骨愈合延迟等问题,其主要原因在于缺乏血供。骨膜存在于骨表面,既能为骨生长输送血液又能促进新骨生成,成为自体骨移植临床效果最佳的重要原因,但其来源少、取材难。因此研发出与自体骨膜具有相似结构与功能的材料,对于实现快速骨组织修复具有重要意义。本项目拟模仿骨膜的双层结构及其功能特点,以生物相容性好的丝素蛋白为基材,静电纺丝技术为主要手段,制备出内外层分别负载羟基磷灰石及血管内皮生长因子的双层仿骨膜材料,通过调控关键工艺及参数,使其微观结构及力学性能与自体骨膜相似,然后通过药物释放动力学研究,阐明丝素二级结构、负载量、负载方式等因素对羟基磷灰石及血管内皮生长因子的控制释放规律,为实现仿骨膜材料的血管化与促骨再生功能及其协同作用提供理论指导,最终构建出能快速诱导骨组织修复的仿骨膜材料。

中文关键词: 丝素蛋白;骨修复;仿骨膜;血管化;静电纺丝

英文摘要: The present artificial bone repair materials still had some problems, including lacking of bonding interface with autogenous bone and delayed healing, which was mainly resulted from the failure of blood transporting. Actually, the bone periosteum existed on the bone surface plays important roles in both supplying blood to the bone and promoting the formation of new bone, which was the major reason for the success of autograft. Therefore, constructing materials with the similar structure and properties to autologous periosteum has the vital significance to realize the rapid bone repair. According to the structure and function of the periosteum, we aim to design bi-layer multifunctional biomimetic periosteum materials to be used in rapid bone repair by choosing biocompatible silk fibroin (SF) as the substrate material. Electrospinning was used as the main fabrication technology. The bi-layer biomimetic periosteum materials were composed of outer and inner layer, which loaded vascular endothelial growth factor (VEGF) and hydroxyapatite (HA), respectively. By regulating the processing methods and key parameters in the fabrication process, the bi-layer multifunctional biomimetic periosteum materials with similar microstructure and mechanical properties to autologous periosteum was realized. Furthermore, the relationship between the factors, such as SF secondary structure, drug loading content and loading method, and the controlled release of VEGF and HA was elucidated by studying the drug release kinetics of the materials. This study will provide theoretical guidance to realize the multifunction of vascularization and inducing the bone regeneration and their synergistic effect. Finally, the biomimetic periosteum with the function of rapidly inducing the bone repair will be obtained.

英文关键词: silk fibroin;bone repair;biomimetic periosteum;vascularization;electrospinning

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