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发展中的医用材料
现代医学的进步与生物材料的发展密不可分,而生物医用材料发展与进步的根本源动力是生命健康的需要.组织工程与再生医学材料、纳米生物材料、生物矿化材料和仿生材料等,是当前生物医用材料研究中的重点和难点,在相当长的一段时间内,仍将是该领域的研究热点.
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RGD多肽修饰的改性PLGA仿生支架材料对骨髓间充质干细胞粘附、增殖及分化影响的研究
目的:探索RGD多肽修饰的改性PLGA支架材料上骨髓基质细胞的增殖、粘附及分化情况.方法用异型双功能交联剂Sulfo-LC-SPDP将GRGDSPC多肽共价结合到改性PLGA支架材料上,以未接多肽的改性PLGA材料做对照,取第三代MSC接种到材料上,培养1d、2d、3d、4d后比较材料上的细胞密度来反映细胞的增殖程度;取第三代MSC接种到材料上,培养4h、12h后沉淀法定量检测粘附的细胞数,培养24h后摄光镜图像比较粘附细胞的数量和形态,并用FITC连接的鬼笔环肽对细胞骨架染色,在荧光显微镜下观察细胞骨架的组织情况;取第三代MSC接种到材料上,用成骨性培养基培养7d、14d、21d,检测细胞中ALP活性来了解MSC分化情况.结果:培养1d、2d、3d、4d后细胞的增殖程度无显著性差异;培养4h、12h后实验组细胞粘附率均显著高于对照组,且24h后细胞的粘附质量、细胞骨架的组织情况也较对照组为好;培养14d后实验组细胞表达显著高的ALP活性.结论:RGD多肽修饰对细胞增殖无明显促进作用,但能提高改性PLGA支架材料对骨髓基质细胞的粘附性,对MSC向成骨细胞分化有显著促进作用.
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新型纳米仿生补片修复兔腹壁疝模型的实验研究
目的 探讨新型纳米仿生补片在腹壁疝修补治疗中应用的可行性.方法 选择新西兰大白兔25只,通过建立兔腹壁肌肉缺损区的疝模型,术后1周观察动物腹壁突出情况.采用一期修补的方式,使用新型纳米仿生补片无张力修补腹壁疝,观察术后切口感染、疝复发等并发症.取出包括网片在内的腹壁全层,做组织学观察和免疫组化研究.结果 未发现手术及麻醉并发症,也未发现补片感染的案例,所有修补模型未发现复发.新型纳米补片几乎不引起腹腔粘连,术后6个月内新型纳米仿生补片变性吸收,胶原纤维增生,被结缔组织所替代,逐渐形成一致密结缔组织层.结论 我们可以通过切除腹壁2 cm×3 cm全层腹壁组织结构获得稳定的动物疝模型,此新型纳米仿生补片可能是一种较为理想的腹外疝修补材料.
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听骨链重建术研究现状
听骨链是中耳传音系统的主要结构,听骨链损伤直接影响中耳听力传导功能,临床上主要通过听骨链重建术提高该类患者的听力.目前所用的人工听骨结构比较简单,没有完全恢复正常听骨链的杠杆结构及其周围韧带、肌肉等辅助结构的功能,不能完全发挥其声能放大及保护内耳的功能,故未能使患者获得理想、持久稳定的听力效果.近年来,不同材质、不同造型的人工听骨相继问世,个性化及功能仿生将成为未来新型人工听骨的发展趋势.
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三维打印技术在眼科领域的应用进展
三维打印技术是一种在计算机辅助设计下,通过三维打印机将添加材料分层打印,后叠加形成完整三维物体的一种累积制造技术.近年来,该技术在眼科领域中得到逐步推广,广泛用于角膜和视网膜研究、眼眶手术、眼肿瘤放射治疗、眼科植入物和眼科教学等方面.本文就三维打印技术在眼科临床和基础研究方面的应用进行综述,以期为临床开展相关工作提供参考.
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三维细胞培养技术在眼科领域的应用进展
三维细胞培养技术是一种利用支架材料将体外细胞进行三维空间培养的技术,具有体内微环境模拟度高于二维平面细胞培养模式,可控性强于动物实验等优点.近年来,随着组织工程学技术的发展,各种生物学材料支架应运而生,为三维细胞培养技术提供了有利的平台.在眼科方面,三维细胞培养技术已应用于角膜、视网膜、视觉系统发育及多种眼肿瘤等方面的研究中.本文就三维细胞培养技术在眼科基础研究和临床疾病诊疗方面的应用进行综述.
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仿生分子调控牙本质仿生矿化的研究进展
利用各种仿生手段实现脱矿牙本质再矿化并形成具有一定力学强度的有机基质-无机矿物复合物,是近年牙齿修复领域的研究热点,也为修复牙本质缺损提供新思路.牙本质仿生矿化是模拟自然界中生物组织矿化的过程,在有机大分子的调控下,诱导牙本质胶原再矿化.本文就仿生分子体外调控脱矿牙本质再矿化过程的研究进展进行综述.
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纯钛表面仿生钙磷涂层中牛血清白蛋白的释放行为研究
目的 研究整合牛血清白蛋白(bovine serum albumin,BSA)后钙磷涂层理化性能的变化,为制备仿生钙磷涂层、探索生长因子的释放行为提供实验基础.方法 将纯钛试件浸入不含BSA(对照组)及含1、10、100mg/LBSA的饱和钙磷溶液中,采用仿生共沉积的方法,形成BSA-钙磷涂层,检测涂层形貌、物相组成、化学官能团,通过BCA蛋白浓度测定试剂盒,定量检测共沉积至涂层的BSA含量,并绘制体外释放曲线.结果 通过仿生共沉积法可成功将BSA整合于钙磷涂层内部;BSA-钙磷涂层主要由羟基磷灰石和磷酸八钙组成;随着饱和钙磷溶液中BSA质量浓度增加,涂层中片状晶体结构转变为细小的网格状结构;1、10、100 mg/L BSA组涂层中BSA的整合率分别为(72.4±2.4)％、(62.3±0.9)％、(42.2±1.7)％,24h和30 d的BSA累积释放量分别为(1.57±0.09)、(8.82±0.93)、(140.24±3.12) μg和(2.39±0.29)、(14.39±0.70)、(151.06±2.00) μg.结论 仿生共沉积法制备的BSA-钙磷涂层可成为有效的BSA载体;BSA的质量浓度可影响其整合率和释放量,BSA质量浓度为10 mg/L时可获得较理想的整合率及体外释放行为.
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3D仿生组织工程支架及其在再生医学中的应用
组织工程支架是组织工程学研究的核心要素之一,可为种子细胞体外生长、增殖及分化提供暂时性载体,可随种子细胞一起植入机体病变部位,并辅助种子细胞在体内继续增殖、分化,形成新的与自身功能和形态相适应的组织或器官,达到修复病损组织或器官的目的.
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一种仿生修饰分子rFN/CAD的设计、制备及初步应用
目的 制备一种具有黏附和成骨双重功能的仿生分子,为种子细胞在支架材料界面的高效黏附和靶向分化提供新途径.方法 筛选纤维连接蛋白和钙黏附蛋白前体分子,通过分子模拟、基因克隆、蛋白表达纯化等技术设计并进行制备.通过离心促黏附实验和成骨诱导分化实验检测其体外活性.结果 成功获得长1954bp的FNⅢ7-10/CAD11 EC1-2重组基因和由641个氨基酸组成的融合蛋白.体外功能研究发现聚苯乙烯表面的融合蛋白涂层可显著提高人骨髓间质干细胞的黏附和成骨分化能力.结论 rFN/CAD具有促黏附和促成骨的双重生物活性,可作为一种理想的仿生修饰分子用于生物界面的构建.
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自组装寡肽在体外模拟牙釉柱晶体形成
目的:探索自组装寡肽分子T2在凝胶载体中对牙釉柱晶体结构进行体外模拟的可能性.方法:采用扫描电镜和透射电镜观察在自组装寡肽分子作用下凝胶载体中磷酸钙沉淀的形貌,并利用电子衍射分析沉淀的晶体结构,与牙釉质中的晶体进行对比.结果:在自组装寡肽影响下:(1)凝胶载体中先形成片状及针状的磷酸八钙晶体.2～4周后片状和针状的磷酸八钙晶体逐渐转变为棒状的羟基磷灰石晶体;(2)棒状羟基磷灰石晶体可以排列或生长为束状,与人牙釉柱中的晶体在形态和尺寸上相似;(3)棒状羟基磷灰石晶体具有多晶结构,而人牙釉质中晶体更多为单晶结构.结论:自组装寡肽分子在凝胶系统中,调控了羟基磷灰石晶体的成核速度、晶粒大小和晶体形态.自组装寡肽分子T2可以初步实现牙釉柱晶体形成的体外模拟.
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人工角膜生物相容性评价方法的进展
近年来,由于生物材料学的迅速发展,人工角膜领域的研究十分活跃.生物相容性作为生物材料研究中的关键要素,决定着人工角膜植入的成败.快速、准确的进行生物相容性评价对于完善人工角膜材料的设计和缩短研究周期十分重要.本文主要从方法学角度分析现有人工角膜生物相容性的评价手段,为新型人工角膜材料的研制提供基础.
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用组织工程学技术修复骨缺损研究进展
本文从种子细胞、生物材料、纳米科技的应用、组织工程化骨的构建及临床应用等方面对骨组织工程学研究的进展进行了综述,指出了目前存在的问题和今后的研究方向.
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介入超声印压系统检测超声仿体硬度的实验研究
目的 评价介入超声印压系统检测不同硬度超声仿体的可行性和准确性.方法 制作3组不同硬度的超声仿体,单轴压缩检测其杨氏模量作为标准,同时应用介入超声印压系统检测其仿体的硬度.结果 两种方法 检测的第1组仿体硬度值分别为(21.8±5.1)kPa,(45.5±5.7)kPa;第2组仿体硬度值分别为(44.8±7.1)kPa,(86.1±15.0)kPa;第3组仿体硬度值分别为(85.2±7.7) kPa,(117.9±10.9)kPa.两种方法 检测硬度值的相关系数r=0.94. 结论 介入超声印压系统能够检测不同硬度的超声仿体,其硬度值与杨氏模量具有强相关,该仪器具有检测活体心肌和深部组织硬度变化的潜力.
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小型生物3D打印机有望再生神经细胞
“我们一出生就有了所有神经细胞，并且一直带着它们，神经细胞一旦损坏就无法很好恢复。”但如今，纳米技术仿生材料已能帮助脊髓受伤的病人，使他们损坏的神经再生。
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转化生长因子β1基因修饰成骨细胞复合仿生基质材料治疗骨缺损
背景:通过分子生物学技术与组织工程技术相结合以修复骨缺损,是骨科当前重要的研究方向之一.转化生长因子β1作为重要的骨形成因子,在骨代谢和骨损伤修复中发挥着极为重要的作用.目的:观察转化生长因子β1基因修饰的成骨细胞复合仿生基质材料修复鼠胫骨骨缺损的治疗效果.设计:随机对照实验.单位:华中科技大学同济医学院附属协和医院骨科.材料:实验于2003-03/08在华中科技大学同济医学院附属协和医院完成.选用健康SD大鼠20只,雌雄不限,由华中科技大学同济医学院实验动物中心提供.方法:将转化生长因子β1基因转染的成骨细胞与涂覆多聚赖氨酸的聚DL乳酸仿生基质材料复合,植入鼠胫骨骨缺损模型,术后摄X射线片和组织学检查观察修复情况.主要观察指标:术后4,8周X线摄片和组织学检查情况.结果:20只SD大鼠均进如结果分析,无脱失.①实验组:4周时X线片可见骨痂形成,组织学观察有类骨组织和新骨形成,成骨细胞贴附于基质材料表面.8周时缺损基本修复,新骨密度与自体骨接近.②对照组:4周时X线片未见骨痂形成,组织学观察没有类骨组织形成,基质材料表面成骨细胞贴附较少,材料腔隙中有大量淋巴细胞浸润.8周时植入材料基本吸收,为纤维组织替代.结论:将分子生物学和组织工程学结合修复骨缺损,获得理想的治疗效果.
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两种壳聚糖仿生复合材料对家兔桡骨骨缺损修复的实验研究
目的:评价壳聚糖/碳酸钙三维复合材料(CS/CaCO3)和壳聚糖/羟基磷灰石复合材料(CS/HA)用于骨缺损修复的可行性.方法:家兔24只,随机分为对照、CS/CaCO3、CS/HA三组.左前肢去毛后,2%巴比妥钠(30mg/kg,iv)麻醉,距桡骨远端3cm处截骨1cm,形成骨缺损,分别植入相应材料.术后4w、8w、12w分别处死动物,X线摄片后,取骨缺损标本,进行大体与组织学观察.结果:术后4周植入块颜色变红,周围有较多量的新生骨样组织包裹,骨痂增多,向植入块内移行;术后8周,植入块周围有明显新骨生成,将材料分隔包围,新骨中央区可见材料呈蜂窝状残留.术后12周缺损区大部分编织骨被成熟的板层骨组织替代,并形成髓腔.结论:CS/CaCO3和CS/HA两种仿生复合材料能明显促进兔桡骨骨缺损修复,诱导骨痂生成.
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仿生骨修复支架材料的设计及其成骨诱导机制的研究
社会经济的发展带动着人们生活水平的提高,人们对仿生骨修复支架材料的设计及其成骨诱导机制的了解度与安全性提出了一定要求,仿生骨修复支架材料应用在西方国家骨损伤治疗工作中已经越来越普遍,由于各种客观原因,我国目前的仿生材料修复工作存在诸多问题,不能有效的解决目前人体组织修复工作,融合部分也相继出现不兼容性的状况.本文通过对仿生人工骨修复材料进行概述,分析探讨了仿生多级孔生物活性玻璃支架材料、PLLA纳米纤维支架材料及其成骨诱导机制的研究,希望对相关研究者有一定启发.
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自组装法仿生骨材料的制备及性能分析
目的 研究利用自组装法制备的纳米羟基磷灰石/胶原(HA/COL)复合物的理化特性和生物学特性.方法 采用自组装法制备出HA/COL复合物,通过傅里叶红外光谱仪、透射电镜、X射线粉末衍射仪分析HA/COL复合物的理化特性;采用MTT法及扫描显微镜分析HA/COL复合物的生物学特性.结果 HA/COL复合物微观结构与自然骨相似,胶原与HA之间产生了化学键合,晶粒尺度在纳米范围内,细胞毒性为0~1级,细胞在其表面生长状态良好.结论 自组装法制备的仿生HA/COL复合物骨材料,具有与天然骨相似的组成成分和微观结构,并具有良好的生物相容性,是一种理想的人工骨支架材料.
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水凝胶仿生构建干细胞微环境应用于骨组织修复
间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)具有自我复制和多向分化潜能的特点,水凝胶被广泛用于负载MSCs通过细胞治疗和组织工程修复各类口腔疾病,同时被用于仿生构建MSCs微环境,作为研究干细胞分化调控机制的工具,促进定向调控干细胞分化培养体系的发展.MSCs生存在一个复杂的微环境中,其生命活动受到微环境信号的调控,通过构建水凝胶载体模仿MSCs微环境,根据不同应用可以在一定程度上调控MSCs的分化潜能.本综述概括了目前关于利用水凝胶仿生设计MSCs微环境的研究进展,总结了用于负载MSCs水凝胶的材料性能、材料设计及其在骨组织修复中的应用.
