壳聚糖/甘油磷酸钠/海藻酸钠/益母草碱水凝胶的抗炎与促成骨作用

背景:益母草碱具有改善微循环、抗氧化、抗细胞凋亡、清除自由基、抗炎、抗纤维化等多种生物活性作用,并且可促进骨髓间充质干细胞的成骨分化,具有应用于牙周炎治疗的潜能。目的:探讨益母草碱负载于壳聚糖/甘油磷酸钠/海藻酸钠水凝胶的抗炎与促成骨作用。方法:①分别制备壳聚糖/甘油磷酸钠/海藻酸钠水凝胶(空白水凝胶)与壳聚糖/甘油磷酸钠/海藻酸钠/益母草碱水凝胶(载药水凝胶),将两种水凝胶分别培养RAW 264.7细胞、MC3T3-E1细胞,利用CCK-8实验与活/死细胞染色检测水凝胶的细胞毒性。②将RAW 264.7细胞分5组培养:空白组常规培养24 h,脂多糖组加入脂多糖,单独水凝胶组加入脂多糖与空白水凝胶,载药水凝胶组加入脂多糖与载药水凝胶,抑制剂组加入脂多糖、载药水凝胶与PI3K抑制剂LY294002,处理24 h后,利用qRT-PCR法检测炎症相关因子mRNA表达,Western Blotting检测炎症相关因子与PI3K/AKT信号通路的蛋白表达。③将MC3T3-E1细胞分4组培养:空白组不加入任何材料,单独水凝胶组加入空白水凝胶,载药水凝胶组加入载药水凝胶,抑制剂组加入载药水凝胶与PI3K抑制剂LY294002,处理7 d后,进行碱性磷酸酶染色,利用qRT-PCR检测成骨相关因子mRNA表达水平,Western Blotting检测PI3K/AKT信号通路的蛋白表达。结果与结论:①CCK-8实验与活/死细胞染色结果显示,两种水凝胶无细胞毒性作用,具有良好的细胞相容性;②与空白组相比,脂多糖组白细胞介素6、肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β的mRNA与蛋白表达升高(P<0.05),p-AKT、p-PI3K、p-p65、p-IκBα的蛋白表达升高(P<0.05);与脂多糖组比较,载药水凝胶组上述指标的mRNA与蛋白表达均降低(P<0.05);与载药水凝胶组相比,抑制剂组上述指标的mRNA与蛋白表达均降低(P<0.05);③载药水凝胶组碱性磷酸酶活性高于空白组、单独水凝胶组、抑制剂组(P<0.05);与空白组相比,单独水凝胶组碱性磷酸酶、Runx2、骨钙素与Ⅰ型胶原的mRNA表达升高(P<0.05),p-AKT、p-PI3K的蛋白表达升高(P<0.05);与单独水凝胶组相比,载药水凝胶组上述指标的mRNA与蛋白表达均升高(P<0.05);与载药水凝胶组相比,抑制剂组上述指标的mRNA与蛋白表达均降低(P<0.05);④结果表明,壳聚糖/甘油磷酸钠/海藻酸钠/益母草碱水凝胶具有抗炎与促成骨作用,该作用可能与调控PI3K/AKT信号通路相关。

小肠黏膜下层脱细胞基质复合外泌体构建组织工程尿道

背景:小肠黏膜下层脱细胞基质已被临床与基础研究证实可用于尿道的修复重建,但其单独应用时存在宿主细胞生长缓慢、支架血管化不足而成活困难、重建尿道狭窄梗阻等问题,仅适用于较短的尿道狭窄。目的:探讨应用小肠黏膜下层脱细胞基质复合外泌体构建组织工程尿道的可行性。方法:从新西兰大白兔骨髓间充质干细胞中分离提取外泌体;制备猪小肠黏膜下层脱细胞基质,将外泌体负载于小肠黏膜下层脱细胞基质上。将小肠黏膜下层脱细胞基质-外泌体(PKH26染料标记)复合物与脐静脉内皮细胞共培养12 h,观察细胞摄取外泌体情况。选取生长状态良好的脐静脉内皮细胞,分3组培养:空白组常规培养,对照组加入小肠黏膜下层脱细胞基质,实验组加入小肠黏膜下层脱细胞基质-外泌体复合物,通过划痕实验、成管实验、血管生成因子分泌检测评估血管生成情况。取30只新西兰大白兔,建立长段(3 cm)尿道缺损模型,采用随机数字表法分3组干预(n=10):单独材料组植入小肠黏膜下层脱细胞基质,对照组植入小肠黏膜下层脱细胞基质-骨髓间充质干细胞复合物,实验组植入小肠黏膜下层脱细胞基质-外泌体复合物,植入后12周进行尿道造影、尿动力学检查及重建尿道切片病理观察。结果与结论:(1)荧光显微镜下可见小肠黏膜下层脱细胞基质中的外泌体可被脐静脉内皮细胞摄取。(2)与空白组、对照组相比,实验组材料可促进脐静脉内皮细胞的迁移、成血管能力以及成血管因子血管内皮生长因子、肝细胞生长因子、白细胞介素8的分泌(P <0.05)。(3)尿道造影结果显示,单独材料组10只兔均出现尿道狭窄,对照组10只兔中2只出现尿道狭窄,实验组10只兔均未出现尿道狭窄。尿动力检查结果显示,单独材料组兔材料植入后12周的最大尿道压高于术前(P <0.05),对照组、实验组兔植入后12周的最大尿道压均低于空白组(P <0.05)。苏木精-伊红、Masson与免疫组化染色显示,单独材料组可见明显的再生上皮层、少量的皮下平滑肌与血管,以纤维组织增生为主,伴有明显炎性细胞浸润;对照组可见较完整的再生上皮与少量胶原,可见大量的皮下血管与平滑肌,伴有炎性细胞浸润;实验组可见完整的再生上皮层与大量的皮下血管、平滑肌,未见明显炎性细胞浸润,实验组AE1/AE3、ɑ-平滑肌肌动蛋白、CD31阳性表达均高于单独材料组、对照组(P <0.05)。(4)结果表明,小肠黏膜下层脱细胞基质-外泌体组织工程尿道可通过促进血管生成来修复尿道缺损。

视觉评分系统分析透明矫治器和固定矫治器对牙齿光滑面的影响

背景:白斑病变是传统正畸治疗中常见的不良反应。目前有关透光透明矫治器和固定正畸矫治器对正畸治疗患者牙周健康状况、白斑病变发生率、唾液及相关细菌的影响差异仍存在一些争议。目的:采用视觉评分系统对比透明矫治器和固定矫治器对正畸牙齿光滑面的影响。方法:选择2018年1月至2022年12月河北医科大学第二医院口腔正畸科收治的患者80例,采用随机数字表法随机分为对照组(n=40)与观察组(n=40),对照组接受固定矫治器正畸治疗,观察组接受透明矫治器接正畸治疗。治疗前及治疗6,12,24个月后,每位患者选取13、33、16、36牙唇侧或颊侧作为研究对象,采用视觉评分系统评估白斑病变。结果与结论:①治疗前及治疗6,12,24个月后,两组患者牙齿白斑颜色与龋坏严重程度比较差异均无显著性意义(P>0.05);②对于13牙,治疗12个月后的白斑颜色级别与龋坏严重程度均高于治疗前(P<0.05);对于33牙,治疗12个月后的白斑颜色级别与龋坏严重程度均高于治疗前(P<0.05),治疗12个月后的龋坏严重程度高于治疗6个月后(P<0.05);对于16牙,治疗12个月后的白斑颜色级别与龋坏严重程度均高于治疗6个月后(P<0.05);③多水平有序多分类Logistic回归模型分析显示,不同牙位的白斑颜色、严重程度变化与矫治器类型相关性较小,受矫治时间因素影响较大,其中33、13牙初始白斑颜色变化和严重程度在治疗第12,24个月比较有统计学意义;④研究结果尚不能说明固定矫治器和透明矫治器对牙齿光滑面白斑病变的影响有所差异,但可以发现随着正畸治疗时间的延长,牙齿龋坏的风险有所增加。

渗透树脂联合美白技术修复微裂氟斑牙

背景:微研磨、家庭美白联合渗透树脂治疗氟斑牙具有良好的效果,但该方法对氟斑牙微裂纹的影响尚不清楚。目的:探究微研磨、家庭美白联合渗透树脂修复微裂氟斑牙的效果。方法:①临床研究:选择2020年7月至2021年3月就诊于天津医科大学口腔医院修复科的23例微裂氟斑牙患者,包括255颗微裂氟斑牙,均接受牙齿微研磨术、家庭美白与渗透树脂联合治疗,对比治疗前及治疗结束后1周、1个月的牙齿颜色、牙齿敏感程度和牙齿疼痛阈值。②体外实验:收集牙齿表面至少存在一条裂纹的氟斑牙60颗,随机分3组处理:对照组不进行任何处理,美白组进行微研磨与家庭美白处理,联合组进行微研磨、家庭美白和渗透树脂联合处理,每组20颗,测量处理后3组牙齿样本的显微硬度。结果与结论:①临床研究:治疗结束后6个月,255颗微裂氟斑牙中牙齿美白治疗显效207颗、有效48颗,总体治疗有效率为100%。随着治疗时间的延长,中、重度牙齿度敏感程度占比呈下降趋势,治疗结束后6个月,255颗氟斑牙中无重度敏感、15颗为中度敏感、125颗为轻度敏感、115颗无敏感,与治疗前的氟斑牙敏感程度相比差异有显著性意义(P<0.05)。治疗前与治疗结束后1周、6个月的牙齿疼痛阈值比较差异无显著性意义(P>0.05)。②体外实验:美白组牙齿显微硬度值低于对照组、联合组(P<0.05),对照组与联合组牙齿显微硬度值比较差异无显著性意义(P>0.05)。③结果表明,微研磨、家庭美白联合渗透树脂治疗微裂氟斑牙具有较好的疗效。

骨形成肽1和聚多巴胺复合涂层修饰提高聚醚醚酮表面活性

背景:聚醚醚酮具有与人体皮质骨相近的弹性模量及良好的射线透射性、化学稳定性和生物相容性等优点,有望应用于口腔种植领域,然而其具有生物惰性,难以与周围组织形成骨结合,因此如何提高聚醚醚酮的表面活性是目前的主要问题。目的:分析聚醚醚酮表面骨形成肽1和聚多巴胺复合涂层的促成骨和成血管作用。方法:将聚醚醚酮片浸泡于多巴胺溶液中24 h,制备聚醚醚酮-聚多巴胺材料;将聚醚醚酮-聚多巴胺材料浸泡于骨形成肽1溶液中24 h,制备聚醚醚酮-聚多巴胺-骨形成肽1材料,表征材料的微观形貌、亲水性与元素组成。将骨髓间充质干细胞分别接种于聚醚醚酮、聚醚醚酮-聚多巴胺、聚醚醚酮-聚多巴胺-骨形成肽1材料表面,通过活死细胞染色和细胞骨架染色评估细胞活性与黏附状态,茜素红和骨钙素免疫荧光染色检测细胞成骨分化能力。将人脐静脉内皮细胞分别接种于3组材料表面,通过活死细胞染色和细胞骨架/血管内皮生长因子免疫荧光染色评估细胞活性及成血管水平。结果与结论:①扫描电镜下可见聚醚醚酮材料表面光滑,聚醚醚酮-聚多巴胺材料表面出现凹凸不平的沉积物,聚醚醚酮-聚多巴胺-骨形成肽1材料表面有小颗粒突起;接触角测试结果显示,聚醚醚酮-聚多巴胺-骨形成肽1材料的亲水性优于其他两种材料;X射线光电子能谱测试结果显示,骨形成肽1成功修饰于聚醚醚酮材料表面;②活死细胞染色和细胞骨架染色显示,相较于其他两种材料,聚醚醚酮-聚多巴胺-骨形成肽1材料可提高骨髓间充质干细胞的活性与黏附;茜素红和骨钙素免疫荧光染色显示,相较于其他两种材料,聚醚醚酮-聚多巴胺-骨形成肽1材料可促进骨髓间充质干细胞的成骨分化;③活死细胞染色和免疫荧光染色显示,相较于其他两种材料,聚醚醚酮-聚多巴胺-骨形成肽1材料可提高人脐静脉内皮细胞的活性与黏附及血管内皮生长因子蛋白的表达;④结果表明,骨形成肽1和聚多巴胺复合涂层可提高聚醚醚酮表面的促成骨和成血管活性。

可降解药物洗脱消化道支架的研究进展与前景

背景:目前消化道支架的临床应用较为普遍,常规的自膨胀金属及塑料支架存在易移位、取出困难、术后再狭窄等问题,可降解药物洗脱消化道支架凭借生物可降解、术后再狭窄率低等优点成为消化道支架研究的热点。目的:总结可降解药物洗脱消化道支架的研究进展,对可降解药物洗脱消化道支架的前景作出展望。方法:检索中国知网、万方、Pub Med、Web of Science数据库中1994年1月至2024年3月发表的相关文献,中文检索词为“可降解,药物洗脱支架,食管支架,胆道支架,胰管支架,肠道支架,消化道支架”,英文检索词为“biodegradable,drug-eluting stent,esophageal stent,biliary stent,pancreatic duct stent,intestinal stent,gastrointestinal stent”,最终纳入64篇文献进行综述分析。结果与结论:(1)可降解药物洗脱消化道支架以生物可降解材料为主体,搭载并局部洗脱不同治疗目的的药物,发挥物理支撑及药物治疗双重作用。通过调整支架材料性质、改进制造工艺及辅助手段可以加快或减缓支架降解速度,满足临床需求。药物洗脱技术以药物涂层、纳米颗粒、聚合物载药膜等为载药平台,使药物精准释放,提高病变部位局部药物浓度,减少药物损耗及毒性药物的全身吸收量。(2)可降解药物洗脱消化道支架主要为一种或多种功能性药物结合可生物降解聚合物、金属或纳米纤维材料。可用的功能性药物分为抗炎抗增生类、抗肿瘤类、溶石类、酶抑制剂类。(3)维持支架机械性能稳定和精准控释药物是可降解药物洗脱消化道支架现阶段需要解决的问题,开发新型可降解消化道支架,研究新型载药及释药方式、制造工艺和辅助手段是未来研究方向。

近红外光响应性纳米颗粒h-PCuNF介导多模态疗法治疗恶性肿瘤

背景:基于多功能纳米材料的精准治疗是恶性肿瘤的新型治疗模式,多功能纳米材料可以将多种成像和治疗模式整合到一个纳米级平台中,实现可视化联合治疗。目的:制备载碱式磷酸铜纳米颗粒和荷叶碱的新型纳米颗粒h-PCuNF,探讨其介导光热/光动力/化学动力/化疗联合治疗肿瘤的能力。方法:采用双乳化法将碱式磷酸铜纳米颗粒和荷叶碱搭载到中空聚乳酸-羟基乙酸共聚物纳米载体的壳层中,制备出新型纳米颗粒h-PCuNF,表征该纳米颗粒的形态、结构、粒径、Zeta电位等。在去离子水中,检测该纳米颗粒的MRI成像、光热转换及介导光催化和类芬顿反应产生活性氧的能力。在肝脏恶性肿瘤细胞系HepG2中,采用荧光成像和MTT法检测纳米颗粒h-PCuNF介导光热/光动力/化学动力/化疗联合治疗肿瘤的能力。结果与结论:①纳米颗粒h-PCuNF呈中空球形结构,壳层中搭载有碱式磷酸铜纳米颗粒(载药率和包封率分别为26.3%和63.2%)和荷叶碱(载药率和包封率分别为11.0%和52.6%),平均粒径为(309.2±10.0)nm,Zeta电位为(-12.5±0.9)mV,在生理环境中具有良好的悬浮稳定性。②在去离子水中,纳米颗粒h-PCuNF可以显著增强T1加权MRI成像;在近红外激光照射下,纳米颗粒h-PCuNF具有良好的光热转换和光催化活性氧生成的能力;此外,纳米颗粒h-PCuNF可以消耗谷胱甘肽并介导类芬顿反应产生•OH。③纳米颗粒h-PCuNF可被肿瘤细胞HepG2摄取,并且主要分布在细胞质中;纳米颗粒h-PCuNF被近红外激光照射激活后,碱式磷酸铜纳米颗粒介导的光热/光动力/化学动力治疗可与荷叶碱介导的化疗协同治疗恶性肿瘤。

Ilizarov骨搬移联合抗生素骨水泥促进胫骨大段骨缺损的对接点愈合

背景:Ilizarov骨搬移治疗开放性胫骨大段骨缺损十分有效,但仍有并发症,其中对接点愈合困难是治疗难点之一。目的:探讨Ilizarov骨搬移联合抗生素骨水泥对开放性胫骨大段骨缺损术后对接点愈合的影响。方法:选择2010年8月至2022年1月滨州医学院附属医院收治的开放性胫骨大段(骨缺损> 4 cm)骨缺损患者51例,其中28例接受单纯Ilizarov骨搬移治疗(对照组),23例接受Ilizarov骨搬移联合抗生素骨水泥治疗(试验组)。统计比较两组患者外固定时间、骨愈合时间、骨愈合指数、骨搬移过程中的目测类比评分、末次随访时的骨缺损肢体功能、对接点愈合及并发症发生情况。结果与结论:(1)51例患者均获得完整随访,平均随访(22.53±5.77)个月,试验组患者外固定时间、骨愈合时间、骨愈合指数、术后感染率及对接点未愈合率均少于对照组(P <0.05),两组二期手术后6个月的目测类比评分、末次随访时的骨缺损肢体功能优良率比较差异无显著性意义(P> 0.05);(2)结果表明,相较于单纯的Ilizarov骨搬移治疗,Ilizarov骨搬移联合抗生素骨水泥治疗可促进开放性胫骨骨折对接点的愈合,提高骨愈合率。

Gyroid结构钛仿生骨支架修复下颌骨节段性缺损的生物力学性能

背景:三周期最小表面的多孔结构是最有前景的骨科生物结构之一,其中的Gyroid结构具有高比表面积、高渗透率、均曲率为零等特点。目的:通过有限元分析结合力学压缩实验测试,筛选出与下颌骨松质骨弹性模量范围相匹配的4 mm单胞Gyroid结构TC4仿生骨支架壁厚区间。方法:建立不同壁厚(0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8 mm)4 mm单胞Gyroid结构有限元模型,分析Gyroid结构的等效弹性模量,筛选出与下颌骨松质骨弹性模量范围相匹配的Gyroid结构壁厚区间,壁厚分别为0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7 mm。根据有限元分析筛选结果,以Ti6Al4V为原料,采用选择性激光熔融技术制备不同壁厚的3D打印Gyroid结构试件,进行大颗粒喷砂酸蚀处理,通过力学压缩实验测试试件的弹性模量与抗压强度。结果与结论:(1)有限元分析结果显示,随着壁厚的增加,Gyroid结构的等效弹性模量升高,其中壁厚为0.2-0.7 mm Gyroid结构的等效弹性模量在下颌骨松质骨弹性模量范围内(1.5-4.0 GPa),用于3D打印Gyroid结构试件;(2)力学压缩实验结果显示,随着壁厚的增加,Gyroid结构试件的弹性模量与抗压强度均升高,其中0.3-0.5 mm壁厚Gyroid结构试件的弹性模量在下颌骨松质骨弹性模量范围内,0.3-0.7 mm壁厚Gyroid结构试件的抗压强度符合下颌骨的力学性能;(3)结果显示0.3-0.5 mm壁厚Gyroid结构与下颌骨的弹性模量范围相适应。

富血小板血浆及水凝胶治疗脊髓损伤

背景:大量文献报道了富血小板血浆、水凝胶治疗脊髓损伤的作用及其机制,但较少文章归纳总结它们治疗脊髓损伤的策略。目的:归纳总结脊髓损伤的病理进程,富血小板血浆和水凝胶单独及联合应用修复脊髓损伤的策略。方法:应用计算机检索Pub Med和中国知网数据库建库至2024年3月之前发表的文献,中文检索词为“脊髓损伤,富血小板血浆,水凝胶”,英文检索词为“spinal cord injury,spinal cord,Platelet-rich plasma,hydrogel,angiogenesis,neuralgia,combination therapy”,按照纳入和排除标准对文献进行筛选,最终纳入128篇文献进行综述分析。结果与结论:(1)富血小板血浆的分类复杂多样,在脊髓损伤的修复性治疗应用中的效果也是各有不同,但都表现出一定的积极的效果,即具有一定的促进轴突再生、刺激血管生成、治疗神经性疼痛等作用;(2)富血小板血浆的作用主要得益于其所含的生长因子等成分;(3)水凝胶的种类也很多,在脊髓损伤的修复性治疗中主要起到填充、模拟细胞外基质、搭载药物与生物产品、作为支架搭载细胞等作用;(4)与单一的治疗方式相比,富血小板血浆和水凝胶联合治疗可更有效地促进神经再生和脊髓功能的恢复。

肌电生物反馈疗法与脊髓损伤患者运动功能的恢复

背景:肌电生物反馈技术具有非侵入性、实时反馈、个性化治疗和促进神经可塑性等独特优势,加速了脊髓损伤患者的功能恢复。目的:综述肌电生物反馈联合运动疗法、外骨骼机器人以及虚拟现实技术在脊髓损伤运动功能恢复中的应用现状及治疗效果。方法:应用计算机检索中国知网、PubMed数据库建库至2024年5月期间的相关文献,英文检索词为“Spinal cord injury,EMG biofeedback,physical therapy,robotic exoskeleton,VR,motor function,exercise”,中文检索词为“脊髓损伤,肌电生物反馈,运动疗法,外骨骼机器人,虚拟现实,运动功能,运动”,最终纳入71篇文献进行综述。结果与结论:肌电生物反馈疗法促进脊髓损伤康复的机制包括促进神经可塑性变化、增强神经肌肉连接和改善运动模式。肌电生物反馈作为新兴的技术手段,通常与运动疗法、外骨骼机器人以及虚拟现实联合用于脊髓损伤后运动功能的恢复,综合治疗效果得到明显提升。然而目前仍存在一些问题和挑战,例如缺乏机制的详细解析、缺少为结合疗效提供有力证据的大规模试验、技术适应性有限等。未来的研究可以集中在这些方面:提高肌电生物反馈的个性化和精准性;可以探索将肌电生物反馈与更先进的技术或工学设备相结合开发新型康复设备,扩大应用领域;将肌电生物反馈应用到步态训练系统、呼吸训练系统以及四肢联动康复系统中,提高反馈的准确性和个性化治疗方案的效果,同时提高设备的易用性和舒适性。

携载microRNA-140外泌体/海藻酸钠/胶原水凝胶修复关节软骨损伤

背景:研究已证实,上调microRNA-140表达可部分抑制膝关节软骨组织与细胞的骨关节炎样改变,延缓骨关节炎进程,提示microRNA-140参与了骨关节炎的发病机制。目的:采用海藻酸钠/胶原水凝胶负载过表达microRNA-140的外泌体,进一步分析microRNA-140参与骨关节炎的相关机制。方法:利用慢病毒感染大鼠骨髓间充质干细胞使其过表达microRNA-140,随后分离提取外泌体,得到过表达microRNA-140的外泌体。制备负载外泌体的海藻酸钠/胶原水凝胶。采用随机数字表法将32只SD大鼠随机分为4组,每组8只:正常对照组不进行任何处理,骨关节炎组、未转染外泌体组、转染外泌体组均通过膝关节腔内注射碘乙酸钠的方式建立骨关节炎模型,造模2周后,骨关节炎组膝关节腔内注射PBS,未转染外泌体组、转染外泌体组膝关节腔内分别注射负载未过表达microRNA-140与过表达microRNA-140外泌体的海藻酸钠/胶原水凝胶。造模后第6周,检测大鼠机械刺激缩足反应阈值、滑膜液炎症因子浓度、软骨相关基因表达、膝关节软骨组织的组织学变化与焦亡相关蛋白表达。结果与结论:①与正常对照组比较,骨关节炎组机械刺激缩足反应阈值、Ⅱ型胶原及SOX9 mRNA表达、Ⅱ型胶原免疫荧光强度均减少(P<0.05),滑膜液中促炎症因子水平增加(P<0.05),基质金属蛋白酶13、血小板反应蛋白解整合素金属肽酶5(ADAMTS5)mRNA表达增加(P<0.05),NLRP3、ASC、GSDMD p30、caspase-1 p20、白细胞介素1β、白细胞介素18蛋白表达均增加(P<0.05),GSDMD、cleaved caspase-1免疫荧光强度增强(P<0.05),软骨组织损伤严重。②与骨关节炎组比较,两外泌体组机械刺激缩足反应阈值、Ⅱ型胶原及SOX9 mRNA表达、Ⅱ型胶原免疫荧光强度均增加(P<0.05),滑膜液中促炎症因子水平减少(P<0.05),基质金属蛋白酶13 mRNA表达减少(P<0.05),NLRP3、ASC、GSDMD p30、caspase-1 p20、白细胞介素1β、白细胞介素18的蛋白表达均减少(P<0.05),GSDMD、cleaved caspase-1的免疫荧光强度减弱(P<0.05),软骨组织损伤减轻(P<0.05),并且转染外泌体组的作用更强。③结果表明,microRNA-140可通过抑制炎症、维持软骨稳态、抑制软骨焦亡来减轻骨关节炎大鼠的疼痛反应,降低软骨损伤,发挥骨关节炎治疗作用。

亲水性Gyroid结构种植体的制备及力学性能分析

背景:传统实心钛合金种植体的弹性模量高于人骨,由此引起的“应力屏蔽”现象可能会影响种植体的骨结合,同时3D打印钛合金表面的亲水性有待提高。目的:制备生物力学性能优良的亲水性Gyroid结构种植体。方法:建立Gyroid结构种植体、实心结构种植体、下颌骨骨块和牙冠的3D模型,对不同结构种植体的力学性能进行有限元分析。将Gyroid结构种植体模型导入3D打印机,使Gyroid结构种植体实体化,然后对种植体表面依次进行喷砂酸蚀和紫外光功能化处理,制备具有优良力学性能和表面活性的亲水性Gyroid结构种植体。通过扫描电镜和接触角测试分析3D打印Ti6Al4V试件表面改性处理前后的形貌与亲水性。结果与结论:①有限元分析结果显示,在垂直向平均咬合力作用下,Gyroid结构可以将作用于种植体上的载荷均匀分散到整个结构中,实心结构种植体上的载荷只能分散在其外表面并集中于颈部;Gyroid结构种植体受到的最大等效应力为200.67 MPa,不超过Ti6Al4V材料屈服强度的50%;Gyroid结构种植体对周围骨组织的最大等效应力为24.27 MPa,略高于实心结构种植体的最大等效应力17.32 MPa,并且在20-60 MPa区间内,Gyroid结构种植体对新骨形成的刺激效果优于实心结构种植体。②3D打印技术可以将Gyroid结构种植体模型实体化,扫描电镜下可见3D打印Ti6Al4V试件表面有许多未熔融的球形金属颗粒,经喷砂酸蚀后表面形成微米级网状孔洞结构,已不见凸出的金属颗粒,紫外光功能化处理+喷砂酸蚀处理的试件表面形貌与喷砂酸蚀组基本一致;接触角测试结果显示,紫外光功能化处理+喷砂酸蚀处理后的试件表面亲水性优于喷砂酸蚀处理组与无表面处理组。③喷砂酸蚀处理可以去除3D打印试件上弱连接的金属颗粒,提高实体模型与设计模型的相似性,在此基础上进行紫外光功能化处理可以显著提高3D打印Gyroid结构种植体的亲水性且不影响其结构。

聚集诱导发光纳米探针在前列腺癌光热诊疗中的应用

背景:基于“分子内运动受限”这一机制构筑的新型聚集诱导发光荧光探针可用于疾病标志物的检测、肿瘤诊断、细菌成像识别等多个方面。目的:构建基于聚集诱导发光的近红外二区纳米探针FA-DSPE-PEG-AIE@NPs,探讨其用于前列腺癌靶向近红外二区荧光成像及光热治疗的潜能。方法:以卵磷脂、聚乙二醇磷脂、叶酸-聚乙二醇磷脂、聚集诱导发光分子2TT-oC26B为原料,采用纳米沉淀法合成叶酸靶向纳米探针FA-DSPE-PEG-AIE@NPs,对其进行基本表征。选取PC3人前列腺癌细胞、人脐静脉内皮细胞为实验对象,检测纳米探针FA-DSPE-PEG-AIE@NPs的细胞毒性与光照毒性;选取PC3人前列腺癌细胞为实验对象,采用流式细胞术和钙黄绿素/碘化丙啶染色法检测该纳米探针的光热治疗效果。选取BALB/C裸鼠腹部皮下注射PC3人前列腺癌细胞建立肿瘤模型,尾静脉注射纳米探针FA-DSPE-PEG-AIE@NPs后立即对小鼠进行近红外二区荧光成像,12 h后激光照射肿瘤5 min,14 d内观察光热治疗效果。结果与结论:①纳米探针FA-DSPE-PEG-AIE@NPs呈球形,平均粒径(171.0±0.3)nm,具有广谱光吸收能力和延伸至近红外二区的尾部发射,在激光辐照下可发出明亮的近红外二区荧光信号;②纳米探针FA-DSPE-PEG-AIE@NPs的细胞毒性低、光毒性高;流式细胞术及钙黄绿素/碘化丙啶染色法显示,纳米探针FA-DSPE-PEG-AIE@NPs对PC3人前列腺癌细胞具有明显的光热杀伤效果;③纳米探针FA-DSPE-PEG-AIE@NPs成功实现了对活体小鼠血管的近红外二区荧光成像,并确认了在肿瘤部位的最大富集时间为12 h,估算后肢腿部及腹部单根血管的血管宽度分别为0.63 mm和0.42 mm,治疗后14 d小鼠肿瘤体积明显减小;④结果表明,纳米探针FA-DSPE-PEG-AIE@NPs能有效实现前列腺癌的近红外二区荧光成像及光热治疗,有望为前列腺癌的早期诊断及联合治疗提供新手段。

不同年龄阶段膝关节有限元计算模型的材料特性分析

背景:有限元计算模型作为一种重要的工程分析技术已被广泛应用于生物工程研究的各个领域,然而,很少有文献介绍不同年龄阶段膝关节有限元计算模型每个解剖结构的材料性能,以满足不同的研究目的。目的:在前人膝关节有限元研究的基础上,总结不同年龄阶段膝关节有限元计算模型的材料特性。方法:英文检索词为“Knee,finite element,material selection,ligament injury,osteoarthritis,elderly,children,young people”等,中文检索词为“膝关节,有限元,材料选择,韧带损伤,骨关节炎,老年人,儿童,年轻人”等,分别检索中国知网、PubMed数据库,文献检索时限为1950-2024年,就纳入与排除标准,最终纳入108篇文献进行归纳总结。结果与结论:儿童膝关节骨密度会随着年龄的增长而增加,在成年后达到峰值。中年到老年阶段,膝关节股骨、胫骨、腓骨、髌骨的弹性模量会随着年龄的增加而降低,进而回归到儿童时期的弹性模量。儿童与成年人软骨的弹性模量基本一致,而老年人的软骨弹性模量增大。随着年龄的增长,膝关节韧带的弹性模量会出现一定程度降低,但年轻人与老年人膝关节韧带的弹性模量无显著差异。随着年龄的增长,膝关节半月板机械完整性的丧失会损害组织的生物力学功能,扰乱组织有效承载和传递的各向异性生物力学响应。膝关节有限元建模可以深入了解膝关节的生物力学特性,开发新的植入材料、预测膝关节疾病、改进手术技术,并指导患者康复锻炼。

硅酸盐生物活性玻璃纤维对磷酸钙骨水泥性能的影响

背景:磷酸钙骨水泥的力学性能差、成骨能力弱等问题阻碍了其进一步发展。硅酸盐生物活性玻璃因具有良好的生物活性及成骨能力而备受青睐,同时其纤维结构能够加强材料的力学强度。目的:探究硅酸盐生物活性玻璃纤维复合磷酸钙骨水泥的力学性能、生物相容性及成骨效果。方法:将不同质量百分比(0%,10%,20%)的硅酸盐生物活性玻璃纤维分别加入磷酸钙骨水泥固相中,与液相混合后固化48 h,得到磷酸钙骨水泥与硅酸盐生物活性玻璃纤维复合磷酸钙骨水泥,表征骨水泥的力学性能、凝固时间及离子析出情况。将3组骨水泥浸提液分别与MC3T3-E1细胞共培养,通过CCK-8检测、活死染色、鬼笔环肽染色评估材料的细胞相容性;成骨诱导后,通过碱性磷酸酶染色、茜素红染色、RUNX2免疫荧光染色及RT-PCR检测评估材料的成骨诱导能力。结果与结论:①随着硅酸盐生物活性玻璃纤维含量的增加,骨水泥的抗压强度与抗弯强度均升高,凝固时间延长;将骨水泥浸泡于模拟体液中均可检测到硅离子、钙离子、磷离子析出,并且随着硅酸盐生物活性玻璃纤维含量的增加,骨水泥释放的硅离子、磷离子质量浓度升高,钙离子质量浓度降低;②活死染色、鬼笔环肽染色结果显示,硅酸盐生物活性玻璃纤维复合磷酸钙骨水泥对MC3T3-E1细胞无毒性作用;CCK-8检测结果显示,硅酸盐生物活性玻璃纤维复合磷酸钙骨水泥可促进MC3T3-E1细胞的增殖;③随着骨水泥中硅酸盐生物活性玻璃纤维含量的增加,MC3T3-E1细胞的碱性磷酸酶活性及细胞外钙沉积均增加,RUNX2蛋白表达增加,碱性磷酸酶、骨钙素、骨桥蛋白、RUNX2 mRNA表达增加;④结果表明,硅酸盐生物活性玻璃纤维可增强磷酸钙骨水泥的力学性能与成骨诱导能力,其中以20%硅酸盐生物活性玻璃纤维的效果更明显。

局部麻醉下机器人辅助经皮椎体后凸成形伤椎注入骨水泥的患者体验分析

背景:局部麻醉下传统C臂辅助经皮椎体后凸成形手术需多次透视以调整穿刺方向,工作通道建立时间较长,患者术中疼痛刺激较大;而机器人辅助经皮椎体后凸成形手术可一次性精准穿刺成功,明显改善患者术中体验,同时减少骨水泥渗漏风险。目的:比较局部麻醉下机器人辅助和传统C臂辅助经皮椎体后凸成形手术的患者体验和其他疗效。方法:选择四川省医学科学院·四川省人民医院(电子科技大学附属医院)收治的单节段骨质疏松性椎体压缩骨折患者241例,其中132例在局部麻醉下进行机器人辅助经皮椎体后凸成形手术治疗(机器人辅助组),109例在局部麻醉下进行传统C臂辅助经皮椎体后凸成形手术治疗(传统透视组),记录患者术中体验评价、骨水泥注射量、手术时间、工作通道建立时间、住院费用及并发症,术后1 d通过影像学评估穿刺偏差与骨水泥渗漏。结果与结论:(1)机器人组59例患者术中体验评价为“非常好”,43例为“好”,16例为“一般”,10例为“差”,4例为“非常差”;传统透视组30例患者术中体验评价为“非常好”,44例为“好”,21例为“一般”,9例为“差”,5例为“非常差”,两组间术中体验评价比较差异有显著性意义(Z=-2.546,P=0.011);机器人组患者术中目测类比评分低于传统透视组(t=-9.513,P=0.000);机器人组、传统透视组愿意在必要时再次接受经皮椎体后凸成形手术的患者分别为84例和47例,组间比较差异有显著性意义(Z=-2.730,P=0.006);(2)机器人组患者手术时间、住院费用均多于传统透视组(t=2.860,P=0.003;t=36.522,P=0.000),工作通道建立时间短于传统透视组(t=-27.066,P=0.000),穿刺精度优于传统透视组(Z=-3.656,P=0.000),骨水泥渗漏率低于传统透视组(χ^(2)=7.284,P=0.007);(3)结果表明,局部麻醉后在机器人辅助行经皮椎体后凸成形手术患者的手术体验较好,具有穿刺精确、工作通道建立时间短、骨水泥渗漏率低的优势。

疝修复补片:材料设计与应用的最新进展

背景:与传统的缝合方式相比,采用补片修复腹壁缺陷的无张力疝修补手术能有效减少术后疼痛和疝气复发率,已经成为近年来治疗腹疝的首选方法。目的:归纳总结不同疝修复补片在应用过程中的优缺点。方法:以“腹壁缺损,疝气补片,疝气治疗”为中文检索词,以“abdominal wall defect,hernia patches,hernia treatment”为英文检索词,分别检索中国知网、谷歌学术和PubMed数据库,检索时限主要为2018年1月至2024年2月,同时采用少数经典的早期文献以概述疝修复补片的发展历程,通过阅读题目和摘要进行初步筛选,排除与疝修复材料相关性较低的文献,最终纳入90篇文献进行归纳总结。结果与结论:根据制备材料的不同可以将疝修复补片分为不可吸收人工合成补片、可吸收人工合成补片、天然高分子补片和复合补片。不可吸收补片具有较高的机械强度,有益于疝气区域的组织愈合,但体内长期存在的补片可能会引发身体的免疫反应,导致炎症和疼痛。可吸收人工合成补片与天然高分子补片具有良好的组织相容性、降解性,但机械强度不稳定。复合材料补片继承了传统不可吸收补片优良的机械性能,同时通过可吸收部分的设计降低了一些并发症发生的风险。在疝修复补片的后续研究中,科研人员应重点关注如何将新技术与复合补片结合起来,形成多功能的疝修复补片。

抗纤维化与促“H”型血管核壳结构生物支架修复临界骨缺损

背景:在骨组织愈合过程中,促进新生骨的血管化是加速骨组织修复的常用策略,然而骨缺损修复过程中过快的纤维化进程常常被忽略。目的:设计并制备一种具有调节新生骨痂内纤维化及血管化进程的核壳结构仿生支架,表征其物理学特征,验证其体内外抗纤维化与促成骨性能。方法:制备具有调节新生骨痂内纤维化及血管化进程的核壳结构仿生支架,外层壳结构由聚己内酯静电纺丝纳米纤维负载成纤维细胞活化蛋白抑制剂组成,内层核结构由甲基丙烯酸酐明胶水凝胶负载去铁胺组成,表征静电纺丝和水凝胶的物理学特征,利用活死染色与CCK-8实验验证材料的生物相容性。通过成纤维细胞体外实验分析支架壳结构的抗纤维化作用,通过MC3T3-E1细胞体外实验分析支架壳结构中成纤维细胞活化蛋白抑制剂的促成骨作用,通过人脐静脉内皮细胞分析支架核结构中去铁胺的促血管形成作用。通过大鼠临界骨缺损实验评估核壳结构仿生支架的骨修复作用。结果与结论:①核壳结构仿生支架具有良好的生物相容性,静电纺丝技术制备的聚己内酯电纺纤维具有疏水性,在物理层面上有效阻隔外源性纤维组织长入,电纺纤维膜在2周内可有效释放抗纤维化药物成纤维细胞活化蛋白抑制剂,释放的抗纤维化药物可以抑制骨缺损周围成纤维细胞的生长、黏附,有效降低成纤维相关蛋白的表达,同时可促进MC3T3-E1细胞成骨蛋白的表达,加快其矿化速度;支架核结构中的去铁胺可促进人脐静脉内皮细胞的迁移、成管能力,并促进其强烈表达“H”血管特征性蛋白。②在SD大鼠的股骨制造临界骨缺损模型中,相较于聚己内酯膜,核壳结构仿生支架实现了骨缺损的有效修复。③结果表明,核壳结构仿生支架在预防骨痂过度纤维化的同时促进新生骨痂内“H”血管形成,能有效避免骨不连的发生,加速临界骨缺损修复进程。

海藻酸盐基复合水凝胶培养乳腺癌类器官中钙离子的关键作用

背景:基质胶是当前培养肿瘤类器官的主要材料,但单纯基质胶不足以在体外模拟肿瘤生长的力学环境;在基质胶基础上引入海藻酸盐材料可提升水凝胶刚度,但水凝胶力学性能在长期培养中难以维持稳定。目的:在乳腺癌类器官培养体系中引入少量钙离子,观察其对基质胶-海藻酸钠水凝胶长期力学性能的维持作用。方法:(1)在恒定质量浓度(5 mg/m L)的基质胶中引入不同质量浓度(0,2.5,5 mg/m L)的海藻酸钠,分别制备低、中、高刚度水凝胶,使用流变仪定期测量水凝胶的力学性能。(2)将人三阴性乳腺癌细胞MDA-MB-231重悬于不同刚度的水凝胶预凝胶中,成胶后加入含(或不含)钙离子的乳腺癌类器官因子培养基,进行乳腺癌类器官培养,在设定的时间点,使用流变仪定期测量引入钙离子对水凝胶力学性能的影响,光学显微镜下观察乳腺癌类器官形态变化,统计第13天乳腺癌类器官成球率。乳腺癌类器官培养7 d后,加入不同浓度(0.1,1,10,100 nmol/L)的化疗药物多西他赛干预6 d,检测细胞活力,计算多西他赛的半抑制浓度IC_(50)。结果与结论:(1)海藻酸钠的加入有效提高了水凝胶的力学强度。(2)随着乳腺癌类器官培养时间的延长,水凝胶的力学强度均降低,培养第13天,中、高刚度水凝胶在含钙离子培养环境中的力学性能均显著高于在不含钙离子培养环境中的力学性能(P<0.05),低刚度水凝胶在两种培养环境中的力学性能无明显变化(P>0.05)。在长期培养中(13 d),中、高刚度水凝胶组乳腺癌类器官随水凝胶力学性能的下降由圆形转化为梭形,而引入钙离子后两组乳腺癌类器官形态不随培养时间延长而改变。在培养环境中引入钙离子对低刚度水凝胶组乳腺癌类器官成球率无影响,但可提升中、高刚度水凝胶组乳腺癌类器官成球率。(3)在不含钙离子的培养环境中,随着多西他赛浓度的升高,乳腺癌类器官的细胞活力均降低,3组水凝胶组间的IC_(50)无明显差异(P>0.05);在含钙离子的培养环境中,随着多西他赛浓度的升高,乳腺癌类器官的细胞活力均降低,中、高刚度水凝胶组乳腺癌类器官的细胞活力强于低刚度水凝胶组,IC_(50)高于低刚度水凝胶组(P<0.05)。(4)结果表明,在乳腺癌类器官培养体系中引入钙离子可维持基质胶-海藻酸钠水凝胶的力学性能。