3D打印关节软骨支架研究新进展

软骨是由软骨细胞与细胞外基质组成的结缔组织,其细胞终末分化程度高,难以自行再生。退行性骨关节炎是老年人致残的主要原因,临床治疗方案分为药物治疗和软骨损伤修复术。药物治疗适用于轻症患者,有改善症状与改善结构延缓发展两种药物;前者是以NSAIDs为代表的消炎止痛药物,后者包括硫酸氨基葡萄糖,硫酸软骨素及双醋瑞因等。药物治疗无效的患者可考虑手术治疗,软骨损伤修复技术包括:骨髓刺激技术、全膝关节置换术、自体或异体软骨移植术以及尚处于研究阶段的软骨细胞移植技术。

髌腱弹性蛋白降解对其准静态拉伸力学性能的影响

背景:髌腱是维持膝关节稳定的重要结构,在拉伸作用下表现出特有的非线性力学特性,但是弹性蛋白在拉伸载荷下对髌腱力学行为的影响尚不清楚。目的:通过弹性蛋白的靶向酶处理,研究弹性蛋白对髌腱力学性能的影响。方法:(1)将30个40-50 mg新鲜猪髌腱平均分配到5种不同弹性蛋白酶浓度(0,1,5,10,20 U/m L)中孵育以及在5个不同的时间(0,1,4,6,12h)的弹性蛋白酶溶液中孵育,最后检测弹性蛋白含量。(2)将髌腱分别在PBS溶液、5 U/m L弹性蛋白酶溶液中处理8h,进行Verhoeff VanGieson(VVG)染色和Masson染色。(3)将20个新鲜猪髌腱随机分为PBS对照组和弹性蛋白酶处理组(弹性蛋白酶组),在试样表面标记9个点后进行纵向拉伸及应力松弛实验,使用光学非接触法计算标记点的位移用于后续应变分析并计算应力;然后将试样分别在PBS溶液、5 U/m L弹性蛋白酶溶液中孵育8 h,再次进行同样的力学测试。结果与结论:(1)在5 U/m L弹性蛋白酶溶液中孵育8 h可以满足此次实验要求;(2)与处理前相比,PBS组和酶处理组的组织拉伸应力显著降低,均降低约40%(P<0.001,P<0.01);与处理前相比,处理后的松弛百分比显著增加,前后相差约12%(P<0.05);在归一化的平均应力-时间曲线上,酶处理组比PBS组应力降低更大,两者相差约16%(P<0.0001);(3)以上结果表明,弹性蛋白在髌腱的拉伸力学特性及黏弹性特性中起到重要作用,进一步补充了对多尺度肌腱结构-功能关系的理解,这有利于未来对微观结构本构模型的发展和改进,以模拟髌腱病变及手术干预。

基于ARM嵌入式系统的设计及其应用

嵌入式系统具有功耗低、体积小、集成度高等特点,有利于整个系统的小型化。本文将对基于ARM嵌入式系统的硬件平台设计及其如何嵌入指纹识别模块做整体地介绍。

3D生物打印技术在皮肤修复中的应用

皮肤是人体最大的器官,其结构的完整性对维持人体的正常生理机能有重要作用。大面积皮肤创伤的修复和皮肤慢性溃疡的愈合问题是临床待解决的难题。尽管过去组织工程皮肤的研究已取得很多成果,但如何一体化构建具有毛囊、汗腺、皮脂腺等皮肤附属器和血管网络的组织工程皮肤等仍有许多难题有待解决。近年来,3D生物打印技术迅速发展,为解决上述难题提供了新思路。本文对新兴的3D生物打印技术在皮肤创面修复中的应用、前景和目前存在的问题进行综述。

单片机在智能机器人中的应用

本文简要介绍单片机在智能机器人中的应用,着重讨论现场信号检测、单片机输入输出接 口以及系统执行机-构的控制,并进一步展望了智能机器人的未来发展。

M-BUS总线在自动抄表系统中的应用

本文介绍了在小区自动抄表系统中有广泛应用的M -BUS总线 ,它与目前国内集中抄表方式采用的4 85总线相比有很多优点。本文将对M -BUS总线接口部分以及上位机软件部分做整体的介绍。

3D打印功能化柔性生物材料在软组织修复与再生的应用研究

人体的软组织如肌肉、神经、皮肤等均具有弹性好和弹性模量低的特点。因此,研制出仿生软组织力学性能的柔性生物材料对于软组织的修复和再生具有十分重要的意义。近年来,柔性生物材料,尤其是生物医用弹性体和水凝胶材料在软组织工程领域展现出很大的应用潜力,然而,如何设计并合成具有功能化的柔性生物材料,并结合生物3D打印技术构建仿生支架用于软组织的修复和再生仍出于研究的初级阶段。近年来,作者基于聚癸二酸甘油酯(poly(glycerol sebacate),PGS)弹性聚合物作为主链,设计并合成出一系列功能化弹性生物材料。例如,通过嵌入导电苯胺寡聚体AP、AT合成导电弹性聚氨酯材料,接枝多重氢键基团UPy合成超分子自修复弹性材料,接枝烯烃基团MOI合成光固化弹性水凝胶等。

生物3D打印在大面积骨骼肌损伤中应用研究进展

骨骼肌在人体运动系统中发挥至关重要的作用,大面积骨骼肌损伤(volumetric muscle loss,VML)往往会超过骨骼肌自身再生恢复能力,从而导致骨骼肌功能障碍。目前临床治疗方法无法完全恢复损伤的骨骼肌组织及功能,因此,骨骼肌组织工程(skeleton muscle tissue engineering,SMTE)为VML等严重肌病损伤提供了可行的治疗方案。本文将综述骨骼肌组织工程应用3D生物打印技术治疗骨骼肌损伤的研究现状,回顾常用的3D生物打印技术及生物材料/墨水,并总结了近年3D生物打印支架在SMTE的应用进展。此外,血管化和神经再生对骨骼肌修复至关重要,本文将进一步探讨骨骼肌生物打印的血管化及神经连接策略及研究进展,讨论该领域的未来发展及挑战,以期为骨骼肌损伤修复的临床治疗提供参考。

静电纺丝纳米纤维水凝胶复合支架促进肌组织修复

肌肉组织是人体中重要的组成部分,在人体中分布广泛并承担了重要的作用。然而很多损伤会导致肌肉组织功能上的丧失。组织工程可以通过在体外制备出组织工程化的肌肉组织来修复肌肉损伤,为肌肉组织的修复提供了新途径。然而,研究如何利用组织工程技术制备出功能性组织工程化肌肉是一个亟待解决的科学难题。天然肌肉组织是具有立体结构的,并且细胞是生长在三维结构的微环境中。而电纺纳米纤维材料难以制备成满足肌肉组织的三维结构需求的组织工程支架。对比而言,水凝胶是与细胞外基质立体结构类似的三维材料,可以为肌肉细胞提供三维生长环境,但却无法直接诱导肌肉细胞取向生长,因此也难以在肌肉修复中广泛应用。