组织工程化旋转生物反应器研究进展

概述了组织工程化水平旋转生物反应器的工作原理、培养环境、应用现状和发展趋势。水平旋转生物反应器为体外培养动物细胞保持其正常形态、结构、功能和遗传特性提供了一种新手段,得天独厚的微重力、高效物质传递和低剪应力环境、多孔立体网状支架材料、在线监测和控制细胞三维生长等优势,为离体细胞重建组织、实现人工构建组织和器官有望成为现实。

医学脏器VRML三维重建的动态切割

运用虚拟现实建模语言(VRM L)进行医学脏器三维重建,探讨JavaScript语言在重建后模型动态切割中的应用。基于患者实例,在对D ICOM 3.0标准医学二维图像后处理基础上,利用VRM L建模进行脏器三维重建并利用VRM L的Script节点、传感器节点,实现三维医学模型的动态切割。通过VRM L建模得到较高质量的脏器立体图像并提供较好的人机实时交互环境,结合JavaScript能实现重建脏器的动态切割、移动、旋转等功能。利用VRM L建模进行医学脏器三维重建并结合JavaScript对三维模型进行动态切割,在成像质量和实时交互性等方面具有一定的优越性,有较大的临床实际应用价值。

虚拟现实建模语言(VRML)在数字化医学图像中的应用

利用 VRML进行医学体数据三维重建 ,探索 VRML在数字化医学图像三维重建中的应用。通过VRML建模并结合 VC++、Java Script编程语言对其进行完善 ,能得到质量较高的脏器图像 ,与传统三维重建效果近似。VRML浏览器可以提供较好的人机实时交互环境 ,能基本达到医学领域中对三维重建与实时显示的要求。利用 VRML建模进行医学图像三维重建 ,是不同于传统三维重建的新方法 ;作为实现医学虚拟现实三维可视化的新工具 。

基因强化组织工程的研究进展

基因强化组织工程是利用基因工程技术将目的基因转入人工组织的细胞或基质 ,使转染细胞或基因修饰后的基质表达目的基因编码的细胞因子 ,从而实现人工组织功能化。至今 ,此技术已先后应用于人工血管、骨、软骨、肌腱、皮肤、泌尿系统等组织 ,且体内外实验也初步显示了其应用的良好前景和潜力。基因强化组织工程的应用必将给组织工程带来崭新的变化 ,使之成为一种非常有前途 。

骨髓基质细胞和内皮细胞联合种植构建组织工程化骨的初步研究

为阐明骨髓基质细胞和内皮细胞联合种植在生物复合材料上构建组织工程化骨 ,在促进成骨过程、加速局部血管生成中的作用 ,将大鼠骨髓基质细胞和人脐静脉内皮细胞联合种植在左旋聚乳酸 /β-磷酸三钙 (PL L A/β- TCP)多孔复合支架材料上作为实验组 ,仅种植骨髓基质细胞在该材料上作为对照组。将此种有活细胞的复合材料种植于裸鼠大腿后侧肌袋内 ,分别于种植后 1、4、8、12、16周处死动物 ,取出复合材料 ,行组织学检测 ,并用图像处理技术计算实验组和对照组的成骨面积百分比和材料面积百分比 ,观察其变化规律。结果显示 :实验组成骨面积百分比增加比对照组明显加快 ,而材料面积百分比减少比对照组迅速 ;其内毛细血管网形成情况也要明显优于对照组。表明骨髓基质细胞和内皮细胞联合种植于支架材料构建组织工程化骨不仅有利于成骨作用 ,促进新生骨区内部血管网形成 ,还有利于复合材料的降解吸收 ,这在构造组织工程化骨过程中具有重要意义。

溶胶-凝胶法制备硅酸钙及其体外生物活性的研究

溶胶-凝胶法制备的硅酸钙粉体经成型,在1300℃下常压烧结,制备出高纯度的硅酸钙陶瓷,并且对其在体外的生物活性和细胞毒性及细胞生长进行了研究。通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)观察,在1300℃下烧结制得的硅酸钙陶瓷主晶相为β型硅酸钙(β-CS),在模拟体液中浸泡14d后,其表面可见类骨羟基磷灰石生成,28d后生成大量羟基磷灰石,证明其可诱导类骨羟基磷灰石生成。经细胞实验可知,硅酸钙无细胞毒性且具有良好的生物活性,具有促进成骨细胞生长的作用。

骨细胞间隙连接与物理—生物信号传导研究进展

物理信号特别是力负载在骨转换中起重要作用 ,而骨组织中的细胞成分是对其周围环境的刺激作出反应的基本结构单位 ,它们在接受刺激后通过结构和功能的调整从而作出反应。然而力负载通过什么途径对细胞群体产生作用 ,骨细胞对力负载引起的顺式反应机理至今还令人困惑。本文综合近年来一些最新实验研究 ,阐述骨细胞间隙连接 (gap junc-tion)在组成骨细胞网络 ,并通过间隙连接的细胞内通讯 (GJIC)机制在力学传递中的重要作用 ,其中对间隙连接的结构、功能 ,力负载 (如应力、底物变形、流体流动、电磁场等 )引起的生物物理信号在 GJIC的传递 ,GJIC对成骨细胞分化的调节等方面作了综述 ,并提出 GJIC的进一步研究与组织工程关系的启示。

明胶基生物材料在组织工程中的应用

本文主要对明胶及其复合材料在组织工程领域的研究进展作了评述,表明明胶基生物材料作为种子细胞和信号分子的载体具有广阔的应用前景。

HIF-1基因C1772T、G1790A多态性与藏族人群高原低氧适应关系的研究

采集西藏登山队和西藏登山运动学校藏族登山队员(共86人)以及广东汉族健康个体(共90人)的外周静脉血样,提取白细胞基因组DNA,利用限制性片段长度多态性-聚合酶链反应(PCR-RFLP)技术检测缺氧诱导因子-1α(Hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)基因(HIF-1α)外显子12的C1772T、G1790A的单核苷酸多态性等位基因频率及其组合基因型分布特征,以探讨其与高原低氧适应的相关性。结果显示,C1772T的CC、CT和TT基因型分布频率在藏族组与汉族对照组分别为13.95%和16.67%、38.37%和41.11%、47.68%和42.22%,各基因型频率在两组间比较无显著性差异;G1790A的GG、GA和AA基因型分布频率在藏族组与汉族对照组分别为60.47%和75.56%、36.05%和21.11%、3.48%和3.33%,藏族组的GG基因型频率较汉族对照组的低(P<0.05),而GA基因型频率较汉族对照组高(P<0.05)。表明G1790A的GA基因型可能与藏族人群适应高原低氧有关,值得进一步深入探讨。

基于Polar表数据的体能训练生理负荷强度分析系统的研究

芬兰的 Polar表在运动训练中是最普遍的仪器之一 ,对运动训练起着重要的作用。本研究开发了一套利用现有 Polar表测得的数据 ,进行体能训练生理负荷分析的系统。初步建立了一套体能训练生理负荷量的现场分析指标体系和训练分析报告 ,分析报告的指标体系包括 5个大类 ,12 7项量化具体分析指标 ,反映其运动生理负荷的分布情况 ,为教练员提供一系列参数指标 ,以便科学地指导训练 ,提高运动成绩。

IL-8诱导血管内皮细胞迁移的实验研究

为了探讨不同浓度IL-8诱导的血管内皮细胞迁移从而为进一步研究IL-8引起血管内皮细胞迁移的分子机理选择最佳的IL-8浓度。采用内皮细胞transw e ll小室迁移率分析法和刮除-迁移分析法,考察IL-8对血管内皮细胞迁移的影响。结果表明,各种浓度的IL-8均可促进血管内皮细胞迁移,其中以IL-8浓度为100 ng/m l时内皮细胞迁移率最高。

蚕丝丝素纤维的制备及其与骨髓间充质干细胞相容性的研究

组织工程为韧带损伤修复提供了可行途径,但韧带修复对支架材料各方面性能要求都很高。在力学性能方面,不仅要求材料有一定的强度而且需要有良好的韧性。在满足力学性能的同时,支架材料还必须兼具优良的生物相容性。蚕丝作为一种天然生物蛋白质,由于其良好的力学性能显示了在组织工程方面应用的前景。但由于丝胶存在污染问题,因此脱胶成为蚕丝在医学领域应用的首要问题。本实验首先比较了三种脱胶试剂对蚕丝力学性质的影响,选择了影响最小的碳酸钠作为脱胶试剂,进而确定了碳酸钠脱胶的最佳条件为:试剂浓度0.4%,温度90℃,时间为1 h。然后在脱胶后的丝素纤维上种植了大鼠骨髓间充质干细胞(R at bone m arrow m esenchym a l stemce lls,rM SC s),通过扫描电镜(SEM)、荧光显微镜检测了丝素上细胞的生长情况,结果显示蚕丝具有良好的生物相容性,细胞亲和力。为蚕丝在韧带组织工程方面的进一步应用奠定了基础。

体液及生物组织交流频谱特性测量系统

生物组织的电学性质 ,是我们认识生命物质的一个重要方面 ,对了解生命具有重要意义。但是 ,不同于非生命物质的测量 ,对生命物质的测量必须设计专门的测试电路仪器。为了更全面的了解体液及生物组织的交流频率特性 ,设计制作了一套更加符合对生命物质电特性测试的系统。系统采用了先进的测量方法、最新的专业电路和器件、以单片机为核心的测量控制、数据采集处理系统 ,使系统具有较宽的频率测量范围、阻抗测量范围、较高的测量精度和可靠性、较宽的测量适用对象、以及更智能化。另外 ,系统设计中还充分考虑了电测经生命物质带来的测量影响、在体 (invivo)和离体 (invitro)测量的时间影响等。系统在实际测量中获得了很好的实验结果 ,为生物组织电学性质的研究提供了一种更合理、更准确、更全面的手段。

一种新的测试胫骨骨生物力学特性的三点弯曲方法

比较胫骨干骺端三点弯曲法与传统胫骨骨干三点弯曲法评价骨质疏松大鼠胫骨生物力学特性变化的差异与敏感性。6月龄未交配雌性SD大鼠20只,随机分为假手术组(Sham)和去卵巢组(OVX)。术后相同环境饲养5个月,处死大鼠,取左侧胫骨,分别采用胫骨干骺端三点弯曲法和传统胫骨骨干三点弯曲法测定胫骨骨生物力学参数的变化。与相应的Sham组比较,胫骨干骺端三点弯曲法测得的大鼠胫骨骨破坏荷载、破坏应力、最大荷载、最大应力、弹性模量均明显降低(P<0.05),而采用胫骨骨干三点弯曲测得上述骨生物力学参数均无明显变化(P>0.05)。在评价骨质疏松大鼠的胫骨的生物力学参数方面,胫骨干骺端三点弯曲法比胫骨骨干三点弯曲法更为敏感。

旋转生物反应器的力学环境及其对细胞生长的影响

研究了旋转生物反应器的力学环境及其对细胞生长的影响。理论建模和微分方程求解反应器内重力和细胞所受剪应力的大小,扫描电镜评价细胞生长密度、生长速度和形貌。结果表明,自制的旋转生物反应器在理论上能提供微重力(K<8.38×10-2)和低剪应力(τ<1.62 dyn/cm2)环境,扫描电镜结果显示在反应器内培养的细胞生长速度、数量和形态明显优于24孔板静态培养。旋转生物反应器的力学环境有利于细胞保持良好形态和快速扩增,是一种明显优于静态培养的新方法和新技术。

血液组成交流电特性的研究

对人体血液及不同组成、生理和病理(糖尿病)状态的电频谱特性(幅频特性和相频特性),在1 H z^20MH z范围进行了检测分析。血液组成中电阻抗血清最小,其次是血浆、全血、红细胞最大,负相移基本满足血清最大,其次是血浆,全血,最小是红细胞。但问题是血清、血浆中恰无细胞、细胞膜,何来容性效应最大呢;糖尿病属内分泌(血液改变较明显)疾病,糖尿病患者血液电频谱特性有明显且典型性改变:血液电阻抗下降(低频端更显著),负相移增加(高频端更明显)。表明糖尿病人的血液交流导电性增加主要是容性导电的增加,应与红细胞膜变化,红细胞变形能力和聚集性改变相关。相关实验表明,血液电频谱特性的研究,使我们有可能利用电学强有力的理论和手段,从另一个视角去认识血液的一些重要性质,并和其它一些检测分析方法相互补充和印证。

经络研究的进展与动向

本文对近年来经络研究的新进展作了概述:(1)从穴位和经脉所在的深层组织发现有筋膜、结缔组织、肥大细胞、胶原纤维及组织液积聚,它们在经络感传中发挥了重要作用;(2)资料涉及循经感传的特征、神经生物学基础。涉及经络功能的整体性,即同一经脉上的不同穴位具有同一的临床效应;介绍了络脉的作用和跨节段长距离传递的机制;(3)经脉—脏腑双相联系的客观证明;(4)关于基因芯片技术在经络研究中的应用。在研究动向方面,经络研究的目标转向功能性探讨,着重于体表—内脏相关的研究;合理分配临床实践和实验室研究的比重和协调;面对近年来的国际竞争,中国的医务和科技工作者感到有不可推诿的责任,从而加速推动经络的研究进程。

卵巢切除及雌二醇对大鼠腰椎松质骨微结构的作用及其生物力学性能的分析

应用micro-CT获得腰椎松质骨微结构的三维参数,分析卵巢切除术与雌二醇干预对大鼠松质骨微结构及整体骨生物力学性能的作用,初步讨论松质骨微结构的改变对生物力学性能的影响。6月龄未交配雌性SD大鼠30只,随机分成3组(每组10只):假手术对照组(Sham)、去卵巢组(OVX)和去卵巢+补充雌二醇组(EBT)。术后相同条件饲养5个月,取第3腰椎进行生物力学压缩试验,第4腰椎行micro-CT扫描。结果表明,与相应的Sham组比较,OVX组的BV/TV、Tb.N均明显下降,Tb.Sp和SMI明显增高。EBT组的BV/TV、Tb.N和Tb.Th均大于OVX组,Tb.Th和SMI明显小于OVX组。骨力学性能检测显示OVX组腰椎松质骨E、Fmax和σmax均明显降低,而EBT组上述骨生物力学参数均明显改善。通过micro-CT获得的骨微结构参数并结合骨力学性能检测能为合理评价骨质疏松及抗骨质疏松药物药效研究提供较好的实验依据。

血管内皮细胞对骨髓基质细胞促成骨作用的研究

在骨组织工程研究中 ,因营养血管长入材料非常缓慢而影响材料深部的成骨作用一直是困扰科研人员的难题之一。骨髓基质细胞能分泌血管内皮生长因子 (VEGF) ,内皮细胞可以产生骨形态发生蛋白 (BMP) ,因此我们设想将骨髓基质细胞和内皮细胞联合种植在生物材料上构建组织工程化骨 ,则可能在促进成骨的同时 ,又促进局部血管生成 ,满足成骨过程的营养需要。在本实验中我们比较了内皮细胞培养液作用下的骨髓基质细胞、经诱导的骨髓基质细胞和未处理的骨髓基质细胞之间碱性磷酸酶 (AL P)活性和骨钙素 (OCN)分泌量的差别 ,结果表明内皮细胞培养液作用下的骨髓基质细胞和经诱导的骨髓基质细胞之间碱性磷酸酶活性和骨钙素分泌量无统计学差异 ,但均明显高于未处理的骨髓基质细胞 (P<0 .0 1) ,说明内皮细胞培养液中的分泌因子对骨髓基质细胞具有促成骨作用 ,可以达到和成骨诱导液相同的效果。