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Peptides from Phage Display Library Modulate Gene Expression in Mesenchymal Cells and Potentiate Osteogenesis in Unicortical Bone Defects

Two novel synthetic peptides accelerate bone formation and can be delivered using a collagen matrix. The aim of this study was to investigate the effects ...

University of Virginia

&#x6700;&#x6210;&#x529F;&#x7684;&#x91D1;&#x5C5E;&#x690D;&#x5165;&#x7269;&#x6750;&#x6599;&#x76EE;&#x524D;&#x6709;&#x76F8;&#x5BF9;&#x5E73;&#x6ED1;&#x8868;&#x9762;&#x5FAE;&#x7C73;&#x5927;&#x5C0F;&#x89C4;&#x6A21;&#xFF0C;&#x4E0E;&#x5927;&#x591A;&#x6570;&#x4EC5; 10 &#x5E74;&#x540E;&#x53D1;&#x751F;&#x7684;&#x6545;&#x969C;&#x3002;&#x82E5;&#x8981;&#x79FB;&#x52A8;&#x8D85;&#x51FA;&#x6B64;&#x9650;&#x5236;&#x7684;&#x65F6;&#x95F4;&#x523B;&#x5EA6;&#xFF0C;&#x5DF2;&#x5F00;&#x53D1;&#x53D8;&#x5F62;&#x65B9;&#x6CD5;&#x4FEE;&#x6539;&#x52A0;&#x5F3A;&#x4E00;&#x4F53;&#x5316;&#x76F4;&#x63A5;&#x4E0E;&#x5468;&#x56F4;&#x9AA8;&#x690D;&#x5165;&#x7269;&#x7684;&#x91D1;&#x5C5E;&#x8868;&#x9762;&#x3002;&#x7075;&#x6D3B;&#x7684;&#x5355;&#x6B65;&#x8D85;&#x5FEB;&#x6FC0;&#x5149;&#x53D8;&#x5F62;&#x5DE5;&#x827A;&#x5236;&#x5B9A;&#x4E86;&#x8BE5;&#x5C55;&#x54C1;&#x5FAE;&#x7C73;&#x5C3A;&#x5EA6;&#x7684;&#x9AD8;&#x5CF0;&#x548C;&#x4F4E;&#x8C37;&#x53E0;&#x52A0;&#x7684;&#x4E9A;&#x5FAE;&#x7C73;&#x548C;&#x7EB3;&#x7C73;&#x5C3A;&#x5EA6;&#x7279;&#x5F81;&#x4E0E;&#x7684;&#x8868;&#x9762;&#x7EB9;&#x7406;&#x4E2D;&#x7684;&#x7ED3;&#x679C;&#x3002;&#x7EB9;&#x7406;&#x7684;&#x949B;&#x6837;&#x54C1;&#x4ECD;&#x7136;&#x5B8C;&#x5168;&#x6CA1;&#x6709;&#x53EF;&#x8861;&#x91CF;&#x7684;&#x63A5;&#x89E6;&#x89D2;&#x4EB2;&#x6C34;&#x751A;&#x81F3;&#x51E0;&#x4E2A;&#x661F;&#x671F;&#x540E;&#x5728;&#x6B63;&#x5E38;&#x7684;&#x6C14;&#x6C1B;&#x4E2D;&#x3002;&#x9AA8;&#x9AD3;&#x95F4;&#x5145;&#x8D28;&#x5E72;&#x7EC6;&#x80DE;&#x6570;&#x76EE;&#x589E;&#x52A0;&#x662F;&#x672A;&#x7ECF;&#x5904;&#x7406;&#x7684;&#x63A7;&#x5236;&#x949B;&#x8868;&#x9762;&#xFF0C;&#x89C2;&#x5BDF;&#x5230;&#x3002;&#x5E7F;&#x6CDB;&#x5F62;&#x6210;&#x7EC6;&#x80DE;&#x57FA;&#x8D28;&#x7EC6;&#x80DE;&#x652F;&#x67F1;&#x4E4B;&#x95F4;&#x6865;&#x6881;&#x7684;&#x663E;&#x793A;&#x5230;&#x8868;&#x9762;&#x5206;&#x5316;&#x7684;&#x7EC6;&#x80DE;&#x53CD;&#x5E94;&#x826F;&#x597D;&#x548C;&#x4FC3;&#x8FDB;&#x5176;&#x9644;&#x4EF6;&#x3002;&#x78B1;&#x6027;&#x78F7;&#x9178;&#x9176;&#x548C;&#x9AA8;&#x9499;&#x7D20;&#x57FA;&#x56E0;&#x5728;&#x4EBA;&#x9AA8;&#x9AD3;&#x7EC6;&#x80DE;&#x4E2D;&#x7684;&#x8868;&#x8FBE;&#x88AB;&#x89C6;&#x4E3A;&#x589E;&#x52A0;&#x7EB9;&#x7406;&#x8868;&#x9762;&#x4E0A;&#x3002;&#x6B64;&#x5355;&#x6B65;&#x65B9;&#x6CD5;&#x5728;&#x91D1;&#x5C5E;&#x4E0A;&#x76F4;&#x63A5;&#x521B;&#x5EFA;&#x5FAE;&#x7C73;&#x3001; &#x4E9A;&#x5FAE;&#x7C73;&#x7EA7;&#x3001; &#x7EB3;&#x7C73;&#x7EA7;&#x8868;&#x9762;&#x7EB9;&#x7406;&#x7684;&#x53D1;&#x5C55;&#x4F5C;&#x51FA;&#x91CD;&#x8981;&#x8D21;&#x732E;&#x7684;&#x76EE;&#x6807;&#x7684;&#x6539;&#x8FDB;&#x7684;&#x96C6;&#x6210;&#x548C;&#x5173;&#x8282;&#x7F6E;&#x6362;&#x690D;&#x5165;&#x7269;&#x7684;&#x4F7F;&#x7528;&#x5BFF;&#x547D;&#x3002;

&#x6539;&#x8FDB;&#x7684;&#x751F;&#x7269;-&#x690D;&#x5165;&#x7269;&#x4F7F;&#x7528;&#x8D85;&#x5FEB;&#x6FC0;&#x5149;&#x8BF1;&#x5BFC;&#x81EA;&#x7EC4;&#x88C5;&#x7684; nanotexture &#x949B;&#x4E2D;&#x3002;

The most successful metal implant materials currently have relatively smooth surfaces on the micron size scale, with most failures occurring after only 10 years. To move beyond this limiting time scale, texturing methods have been developed to modify the metal surface to enhance integration of the implant directly with surrounding bone. A flexible single-step ultrafast-laser texturing process has been developed that results in a surface texture that exhibits micron scale peaks and troughs with superimposed submicron and nano-scale features. The textured titanium samples remain completely hydrophilic with no measurable contact angle even after several weeks in normal atmosphere. An increase in mesenchymal stem cell number is observed over that on an untreated control titanium surface. Extensive formation of cellular bridges by stromal cells between pillars shows the favorable response of differentiated cells to the surface and the promotion of their attachment. Expression of the alkaline phosphatase and osteocalcin genes in human bone marrow cells were seen to increase on the textured surface. The development of this single-step method for creating micron, submicron, and nano-scale surface texture directly on metals makes a significant contribution to the goal of improving the integration and life span of joint replacement implants.

Improved bio-implant using ultrafast laser induced self-assembled nanotexture in titanium.

Les mat&#xE9;riaux les plus r&#xE9;ussies d&#x26;#39;implants m&#xE9;talliques actuellement des surfaces relativement lisses &#xE0; l&#x26;#39;&#xE9;chelle du micron, avec la plupart des &#xE9;checs survenant apr&#xE8;s seulement 10 ans. Pour aller au-del&#xE0; de cette &#xE9;chelle de temps limiter, les m&#xE9;thodes de texturation ont &#xE9;t&#xE9; mis au point pour modifier la surface du m&#xE9;tal pour renforcer l&#x26;#39;int&#xE9;gration de l&#x26;#39;implant directement avec l&#x26;#39;os environnant. Un flexible en une seule &#xE9;tape ultra-rapide-laser proc&#xE9;d&#xE9; de texturation a &#xE9;t&#xE9; d&#xE9;velopp&#xE9; qui se traduit par une texture de surface qui pr&#xE9;sente des pics et des creux &#xE9;chelle du micron avec submicronique superpos&#xE9;s et &#xE0; l&#x26;#39;&#xE9;chelle nanom&#xE9;trique caract&#xE9;ristiques. Les &#xE9;chantillons de titane textur&#xE9;es rester compl&#xE8;tement hydrophile sans angle de contact mesurables, m&#xEA;me apr&#xE8;s plusieurs semaines dans l&#x26;#39;atmosph&#xE8;re normale. Une augmentation du nombre de cellules souches m&#xE9;senchymateuses est observ&#xE9;e par rapport &#xE0; une surface en titane t&#xE9;moin non trait&#xE9;. La formation compl&#xE8;te de ponts cellulaires par les cellules stromales entre piliers repr&#xE9;sente la r&#xE9;ponse favorable de cellules diff&#xE9;renci&#xE9;es &#xE0; la surface et la promotion de leur fixation. Expression des g&#xE8;nes phosphatase alcaline et l&#x26;#39;ost&#xE9;ocalcine dans les cellules humaines de moelle osseuse ont &#xE9;t&#xE9; vus pour augmenter la surface textur&#xE9;e. Le d&#xE9;veloppement de cette m&#xE9;thode en une seule &#xE9;tape pour la cr&#xE9;ation de microns, submicronique, et la texture de surface &#xE0; l&#x26;#39;&#xE9;chelle nanom&#xE9;trique directement sur les m&#xE9;taux apporte une contribution significative &#xE0; l&#x26;#39;objectif d&#x26;#39;am&#xE9;liorer la dur&#xE9;e de l&#x26;#39;int&#xE9;gration et la vie de proth&#xE8;ses articulaires.

Am&#xE9;lioration de la Bio-implant &#xE0; l&#x26;#39;aide induits par laser ultrarapide auto-assembl&#xE9;s Nanotexture en titane

Die erfolgreichsten Metall Implantat-Materialien sind zurzeit relativ glatte Oberfl&auml;chen auf der Mikron Gr&ouml;&szlig;enskala, mit den meisten Fehlern, nach nur 10 Jahren auftreten. Um diese Begrenzung Zeitskala herauszukommen, sind Texturieren Methoden entwickelt worden, um die Metalloberfl&auml;che zur Verbesserung der Integration des Implantats direkt mit den umliegenden Knochen zu &auml;ndern. Ein flexibles Einzelschritt ultrakurze Texturierung Verfahren wurde, die Ergebnisse in einer Oberfl&auml;chenstruktur entwickelt, das Mikrometer Skala Hochs und Tiefs mit &uuml;berlagerten Submikron und nanoskaligen Eigenschaften aufweist. Die texturierte Titan-Proben bleiben auch nach mehreren Wochen in normaler Atmosph&auml;re mit keine messbare Kontaktwinkel vollst&auml;ndig hydrophil. Mesenchymale Stammzellen Zahl ist &uuml;ber, die auf einer unbehandelten Kontrolle-Titan-Oberfl&auml;che beobachtet. Umfangreiche Bildung der zellul&auml;ren Br&uuml;cken von stromal Zellen zwischen S&auml;ulen zeigt die positive Reaktion der differenzierte Zellen an die Oberfl&auml;che und die F&ouml;rderung ihrer Anlage. Ausdruck der alkalischen Phosphatase und Osteocalcin Gene im menschlichen Knochenmarkzellen wurden gesehen, um auf die strukturierte Oberfl&auml;che zu erh&ouml;hen. Die Entwicklung dieser Einzelschritt-Methode zum Erstellen von Mikron und Submikron Nanobereich Oberfl&auml;chenstruktur direkt auf Metalle leistet einen wesentlichen Beitrag zum Ziel der Verbesserung der Integration und die Lebensdauer der Implantate Gelenkersatz.

Verbesserte Bio-Implantat mit ultraschnellen Laser induzierte monomolekularen Nanotexture in Titan.

I maggior successo materiali metallici dell&#39;impianto al momento hanno superfici relativamente lisce sulla scala di dimensioni micron, con la maggior parte dei guasti che si verificano dopo solo 10 anni. Per andare oltre questa limite scala del tempo, sono stati sviluppati metodi texturing per modificare la superficie metallica per migliorare l&#39;integrazione dell&#39;impianto direttamente con circostante osso. Un flessibile processo di texturing ultrafast laser single-step &egrave; stato sviluppato che risultati in una trama superficiale che esibisce micron scala picchi e depressioni con submicron sovrapposti e caratteristiche su scala nanometrica. I campioni di titanio con texture rimangono completamente idrofilici con angolo di contatto non misurabile anche dopo diverse settimane in atmosfera normale. &Egrave; osservato un aumento nel numero di cellule staminali mesenchimali oltre che su una superficie di titanio di controllo non trattato. Vasta formazione di ponti cellulari di cellule stromali tra pilastri dimostra la risposta favorevole di cellule differenziate in superficie e la promozione del loro attaccamento. Espressione della fosfatasi alcalina e osteocalcina geni nelle cellule umane del midollo osseo sono stati visti per aumentare la superficie con texture. Lo sviluppo di questo metodo a passo singolo per la creazione di texture di superficie submicron micron e nano-scala direttamente sui metalli rende un significativo contributo all&#39;obiettivo di migliorare l&#39;integrazione e la durata delle protesi di sostituzione dell&#39;articolazione.

Bio-impianto migliorata utilizzando laser ultraveloce indotto auto-nanotexture in titanio.

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&#x30C1;&#x30BF;&#x30F3;&#x306E;&#x6539;&#x5584;&#x306B;&#x3088;&#x308B;&#x30D0;&#x30A4;&#x30AA;&#x30A4;&#x30F3;&#x30D7;&#x30E9;&#x30F3;&#x30C8;&#x8D85;&#x9AD8;&#x901F;&#x30EC;&#x30FC;&#x30B6;&#x30FC;&#x8A98;&#x8D77;&#x81EA;&#x5DF1;&#x7D44;&#x7E54;&#x5316;Nanotexture

&#xD604;&#xC7AC; &#xAC00;&#xC7A5; &#xC131;&#xACF5;&#xC801;&#xC778; &#xAE08;&#xC18D; &#xC784; &#xD50C; &#xB780; &#xD2B8; &#xC7AC;&#xB8CC;&#xB9CC; 10 &#xB144; &#xD6C4;&#xC5D0; &#xBC1C;&#xC0DD; &#xD558;&#xB294; &#xB300;&#xBD80;&#xBD84;&#xC758; &#xC624;&#xB958; &#xBBF8;&#xD06C;&#xB860; &#xD06C;&#xAE30; &#xADDC;&#xBAA8;&#xB85C; &#xC0C1;&#xB300;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C; &#xBD80;&#xB4DC;&#xB7EC;&#xC6B4; &#xD45C;&#xBA74; &#xC788;&#xB2E4;. &#xC774; &#xC81C;&#xD55C; &#xC2DC;&#xAC04; &#xBC94;&#xC704;&#xB97C; &#xB118;&#xC5B4; &#xC774;&#xB3D9; &#xD558; &#xD14D;&#xC2A4;&#xCC98;&#xB9C1; &#xBC29;&#xBC95;&#xC740; &#xB458;&#xB7EC;&#xC2FC; &#xBF08;&#xC640; &#xC9C1;&#xC811; &#xC784; &#xD50C; &#xB780; &#xD2B8;&#xC758; &#xD1B5;&#xD569;&#xC744; &#xD5A5;&#xC0C1; &#xC2DC;&#xD0A4;&#xAE30; &#xC704;&#xD574; &#xAE08;&#xC18D; &#xD45C;&#xBA74; &#xC218;&#xC815; &#xAC1C;&#xBC1C; &#xB418;&#xC5C8;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC720;&#xC5F0;&#xD55C; &#xB2E8;&#xC77C; &#xB2E8;&#xACC4; &#xCD08;&#xACE0;&#xC18D; &#xB808;&#xC774;&#xC800; &#xD14D;&#xC2A4;&#xCC98;&#xB9C1; &#xACFC;&#xC815;&#xC744; &#xC804;&#xC2DC; &#xD558; &#xACE0; &#xB9C8;&#xC774;&#xD06C;&#xB860; &#xADDC;&#xBAA8; &#xBD09;&#xC6B0;&#xB9AC;&#xC640; &#xACE8;&#xC9DC;&#xAE30; &#xACB9;&#xCCD0; &#xBBF8;&#xD06C;&#xB860;&#xC640; &#xB098;&#xB178; &#xC2A4;&#xCF00;&#xC77C; &#xAE30;&#xB2A5; &#xD45C;&#xBA74; &#xC9C8;&#xAC10;&#xC5D0; &#xADF8; &#xACB0;&#xACFC; &#xAC1C;&#xBC1C; &#xB418;&#xC5C8;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC9C8;&#xAC10;&#xB41C; &#xD2F0;&#xD0C0;&#xB284; &#xC0D8;&#xD50C; &#xB0A8;&#xC544; &#xC815;&#xC0C1;&#xC801;&#xC778; &#xBD84;&#xC704;&#xAE30;&#xC5D0;&#xC11C; &#xBA87; &#xC8FC; &#xD6C4;&#xC5D0; &#xC644;&#xC804;&#xD788; &#xC5C6;&#xB294; &#xCE21;&#xC815; &#xAC00;&#xB2A5;&#xD55C; &#xC811;&#xCD09; &#xAC01;&#xB3C4;&#xC640; &#xCE5C;&#xC218;&#xC131;. &#xC911;&#xAC04; &#xC5FD; &#xC904;&#xAE30; &#xC138;&#xD3EC; &#xC218;&#xC758; &#xC99D;&#xAC00; &#xCE58;&#xB8CC; &#xB418;&#xC9C0; &#xC54A;&#xB294; &#xC81C;&#xC5B4; &#xD2F0;&#xD0C0;&#xB284; &#xD45C;&#xBA74;&#xC5D0; &#xADF8; &#xC774;&#xC0C1;&#xC758; &#xAD00;&#xCC30; &#xB429;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xAE30;&#xB465; &#xC0AC;&#xC774; stromal &#xC138;&#xD3EC;&#xC5D0; &#xC758;&#xD574; &#xC138;&#xD3EC; &#xAD50;&#xB7C9;&#xC758; &#xAD11;&#xBC94;&#xC704; &#xD55C; &#xD615;&#xC131; &#xD45C;&#xBA74; &#xCC28;&#xBCC4;&#xD654; &#xB41C; &#xC140;&#xC758; &#xC720;&#xB9AC;&#xD55C; &#xBC18;&#xC751;&#xC744; &#xADF8;&#xB4E4;&#xC758; &#xCCA8;&#xBD80; &#xD30C;&#xC77C;&#xC758; &#xD504;&#xB85C; &#xBAA8;&#xC158;&#xC744; &#xBCF4;&#xC5EC;&#xC90D;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC54C;&#xCE7C;&#xB9AC; &#xC131; &#xC778;&#xC0B0; &#xAC00;&#xC218;&#xBD84;&#xD574; &#xD6A8;&#xC18C;&#xC640; &#xC778;&#xAC04;&#xC758; &#xACE8; &#xC218; &#xC138;&#xD3EC;&#xC5D0;&#xC11C; osteocalcin &#xC720;&#xC804;&#xC790; &#xD45C;&#xD604;&#xC758; &#xC9C8;&#xAC10;&#xB41C; &#xD45C;&#xBA74;&#xC5D0; &#xC99D;&#xAC00;&#xB97C; &#xBCFC; &#xC218; &#xC788;&#xC5C8;&#xB2E4;. &#xAE08;&#xC18D;&#xC5D0; &#xC9C1;&#xC811; &#xBBF8;&#xD06C;&#xB860;, &#xBBF8;&#xD06C;&#xB860;, &#xB098;&#xB178; &#xC2A4;&#xCF00;&#xC77C; &#xD45C;&#xBA74; &#xD14D;&#xC2A4;&#xCC98;&#xB97C; &#xB9CC;&#xB4E4;&#xAE30; &#xC704;&#xD55C; &#xB2E8;&#xC77C; &#xB2E8;&#xACC4; &#xBC29;&#xBC95;&#xC774; &#xAC1C;&#xBC1C; &#xD1B5;&#xD569; &#xBC0F; &#xACF5;&#xB3D9; &#xB300;&#xCCB4; &#xC784; &#xD50C; &#xB780; &#xD2B8;&#xC758; &#xC218;&#xBA85;&#xC744; &#xD5A5;&#xC0C1;&#xC758; &#xBAA9;&#xD45C;&#xC5D0; &#xC0C1;&#xB2F9;&#xD55C; &#xAE30;&#xC5EC;&#xB97C; &#xD558; &#xAC8C;.

&#xCD08;&#xACE0;&#xC18D; &#xB808;&#xC774;&#xC800;&#xB97C; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC; &#xD5A5;&#xC0C1; &#xB41C; &#xBC14;&#xC774;&#xC624; &#xC774;&#xC2DD; &#xD2F0;&#xD0C0;&#xB284; &#xC870;&#xB9BD;&#xB41C; nanotexture &#xC720;&#xB3C4;.

Los materiales de metal con m&#xE1;s &#xE9;xito del implante en la actualidad tienen superficies relativamente lisas en la escala de tama&#xF1;o de micras, con la mayor&#xED;a de las fallas que ocurren despu&#xE9;s de s&#xF3;lo 10 a&#xF1;os. Para mover m&#xE1;s all&#xE1; de esta escala de tiempo l&#xED;mite, los m&#xE9;todos de texturizaci&#xF3;n se han desarrollado para modificar la superficie del metal para mejorar la integraci&#xF3;n del implante directamente con el hueso circundante. Un flexible de un solo paso de l&#xE1;ser ultra r&#xE1;pido proceso de texturado se ha desarrollado que resulta en una textura de la superficie que muestra los picos y valles micrones escala con submicr&#xF3;nico superponen y nano escala caracter&#xED;sticas. Las muestras de titanio textura permanecen completamente hidr&#xF3;fila sin &#xE1;ngulo de contacto medibles, incluso despu&#xE9;s de varias semanas en atm&#xF3;sfera normal. Un aumento en el n&#xFA;mero de c&#xE9;lulas madre mesenquimales se observa m&#xE1;s que en una superficie de control de titanio sin tratar. Extensa formaci&#xF3;n de puentes celulares de las c&#xE9;lulas del estroma entre pilares se muestra la respuesta favorable de las c&#xE9;lulas diferenciadas a la superficie y la promoci&#xF3;n de su adhesi&#xF3;n. Expresi&#xF3;n de los genes de fosfatasa alcalina y la osteocalcina en la m&#xE9;dula &#xF3;sea humana se observaron a aumentar en la superficie texturada. El desarrollo de este m&#xE9;todo de un solo paso para la creaci&#xF3;n de micra, submicr&#xF3;nico, y nano-escala textura de la superficie directamente sobre los metales hace una contribuci&#xF3;n significativa a la meta de mejorar la duraci&#xF3;n de la integraci&#xF3;n y la vida de los implantes de reemplazo de articulaci&#xF3;n.

Joshua Bush

Orthopaedics Research

University of Virginia

Peptides from Phage Display Library Modulate Gene Expression in Mesenchymal Cells and Potentiate Osteogenesis in Unicortical Bone Defects

Joshua Bush

.css-o250i3{font-size:18px;font-family:Open Sans,sans-serif;line-height:21.6px;}Orthopaedics Research

University of Virginia

Peptides from Phage Display Library Modulate Gene Expression in Mesenchymal Cells and Potentiate Osteogenesis in Unicortical Bone Defects

Orthopaedics Research