《P(VDF-TrFE)/BaTiO3納米纖維複合材料的製備及其成骨性能調控研究》是依託北京大學，由張學慧擔任負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：P(VDF-TrFE)/BaTiO3納米纖維複合材料的製備及其成骨性能調控研究
- 項目負責人：張學慧
- 項目類別：青年科學基金項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對材料在進行植入修復骨缺損過程中其材料微環境對宿主細胞功能與分化的調控這一重要科學問題，本項目基於骨組織的天然壓電效應，仿生設計並構建具有不同組分比例、結構特性的P(VDF-TrFE)/BaTiO3納米纖維複合材料體系，通過調節BaTiO3納米纖維填料的直徑和長徑比，建立該材料體系組成、結構及力學性能與其電學特性的規律性關係。從細胞水平、基因水平和蛋白水平系統研究該複合材料特性對骨髓間充質幹細胞（BMSCs）生物學行為的調控，以成骨分化過程中Wnt/β-catenin、MAPK和TGF-β/BMPs等相關信號通路為重點，探討壓電納米纖維複合材料特性與BMSCs成骨功能分化之間的相互關聯性，為新型生物反應性骨修復材料的進一步最佳化設計、開發與合理套用提供理論基礎。
結題摘要
針對材料微環境調控細胞行為和組織再生這一重要科學問題，依據骨組織生長所依賴的電學環境，本項目系統研究了壓電陶瓷BaTiO3基納米複合材料體系的電學特性、結構特性以及力學特性對骨髓間充質幹細胞（BMSCs）粘附、鋪展、遷移以及成骨分化等生物學行為的影響，建立了材料組分、結構特性、力學性能與其電學性能間的規律性關係。初步證實了材料介導的仿生電學微環境對促進BMSCs粘附、鋪展和遷移並誘導其成骨分化的有效性，顯著提升骨缺損修復效果，主要發現了異質性電學微環境可能通過激活Hippo通路誘導Integrin表達來促進BMSCs成骨分化和骨再生，實現基於鐵電效應的電活性骨修復材料“原位電刺激促進骨再生”的可調控，將為今後生物回響性植入材料的性能最佳化、產品升級以及臨床效果提升提供理論指導。以上研究成果共發表SCI論文6篇（IF＞10有2篇），申請國家發明專利5項，獲授權1項，指導博士、碩士研究生共5名。
