基于静电纺织技术构建血液生物膜的初探及生物相容性评价

背景:已有研究表明纤维蛋白原可作为组织工程支架材料,若将血液中的纤维蛋白原提纯再利用,可制作出无免疫原性、生物相容性良好的支架材料。目的:探索静电纺丝技术制备血液生物膜的方法,评价支架的生物相容性。方法:将新鲜猪血液经分离、离心、纯化等步骤提纯出纤维蛋白原,分别经真空冷冻干燥机(A组)、低温喷雾干燥机(B组)、56℃烘箱干燥(C组)处理,采用静电纺织技术制作成纤维薄膜支架材料,检测3组支架材料的接触角,采用扫描电镜观察支架材料的三维结构。将3组电纺支架材料分别与骨髓间充质干细胞共培养,培养7 d后,扫描电镜观察细胞生长情况;培养1-4 d,Alamar Blue试剂盒检测B组支架材料表面细胞增殖。结果与结论:(1)扫描电镜显示,A组可见纤维结构,纤维粗细不均并有大量液滴状结构;B组可见排列有序的多层纤维结构,纤维直径、孔径大小接近一致,仅见少量液滴状结构;C组未见纤维结构,为大小不等的液滴状结构;(2)A-C组支架材料的接触角分别为(82±3)°、(67±5)°、(80±3)°,3组材料接触角都<90°,表明亲水性良好;(3)共培养7 d后,骨髓间充质干细胞均可黏附于3组支架材料上,其中B组材料表面的细胞分布较为均匀,细胞黏附生长于纤维表面,细胞核形态相对规则;A、C组可见少量细胞黏附生长于支架上,C组细胞量最少,细胞核形态不规则,两组均未见明显纤维结构;(4)Alamar Blue实验结果显示,随着培养时间的延长,B组支架材料表面的细胞呈增殖趋势,生长状态良好;(5)结果表明,采用静电纺织技术可制备出血液纤维蛋白原生物膜,其具有良好的生物相容性。

藻酸盐-羟基磷灰石-聚乙二醇复合水凝胶支架的制备及其生物相容性

背景:聚乙二醇作为医用高分子共聚材料被广泛用于药物缓释,若将其制备成复合水凝胶,可作为具备一定力学性能且生物相容性良好的支架材料。目的:探索藻酸盐-羟基磷灰石-聚乙二醇藻酸盐-羟基磷灰石-聚乙二醇(sodiumalginate-hydroxyapatitepolyethylene glycol,SA-HA-PEG)复合水凝胶支架材料的理化性能及生物相容性。方法:超声混匀水凝胶后,加入2价阳离子溶液交联,分别得到海藻酸-羟基磷灰石(A组)、SA-HA-3%PEG(B组)、SA-HA-5%PEG(C组)、SA-HA-8%PEG(D组)4组支架,后3组支架中PEG的质量浓度分别为30,50,80g/L,利用动态机械分析仪分析凝胶支架的压缩应力和弹性模量;将支架置于溶菌酶溶液中,测定其体外降解率;真空冷冻干燥后,采用扫描电镜观察凝胶支架的三维结构。将4组水凝胶支架分别与骨髓间充质干细胞混匀交联后,CCK-8检测培养1,3,5,7d后的细胞增殖情况,Live/Dead荧光染色观察培养7d后的细胞活性。结果与结论:(1)B、C、D组支架的压缩应力与弹性模量高于A组(P <0.05),C、D组支架的压缩应力与弹性模量高于B组(P <0.05),C、D组压缩应力与弹性模量比较差异无显著性意义(P> 0.05);(2)C、D组支架降解率低于A、B组(P <0.05),B组支架降解率低于A组(P <0.05),C、D组支架降解率比较差异无显著性意义(P> 0.05);(3)扫描电镜显示,C组支架呈现孔隙率高、孔径大小一致的生物凝胶结构,A、B、D组支架的孔径大小不规则、孔隙率低;(4)B、C、D组培养3-7 d的细胞增殖速率快于A组(P <0.05),前3组间比较差异无显著性意义(P>0.05);(5)复合培养7d后,B、C、D组细胞存活率高于A组(P <0.05),C组高于B、D组(P <0.05);(6)结果表明,SA-HA-PEG复合水凝胶支架具有良好的力学性能与生物相容性。

生物打印具有微网络流体通道的三维结构

背景:构建三维的预血管化系统,对于大尺寸、复杂三维结构组织内细胞的存活和功能表达均具有决定性作用。因此,寻找一种合适的预血管化策略已成为3D生物打印大尺寸、复杂三维组织亟待解决的问题。目的:对3D生物打印大尺寸、预血管化三维结构进行初步的探索。方法:用逆向工程软件Catia设计三维生物打印蓝图;以改装后的桌面级双喷头3D打印机为生物打印机,以聚乙烯醇为牺牲材料打印牺牲骨架;以大鼠骨髓间充质干细胞、海藻酸钠、琼脂糖和纳米纤维素溶液的混合物为细胞生物墨水。根据预先设计的参数进行生物打印,构建具有三维流体通道的组织工程三维结构体。观察打印获得的三维结构体,评价打印后及材料溶解后的细胞活性;体外培养打印获得的结构体,并用Alamar Blue试剂盒检测细胞在三维结构体中的增殖。结果与结论:利用Catia软件设计出了具有微孔的外壁及内部纵横交错的微管结构的双喷头打印模型,用该三维生物打印技术构建出具有自定义尺寸(尤其是高度)和预血管化的三维结构,结构体中细胞12h的存活率为(95.47±0.54)%,随着体外培养时间的延长,细胞存活率下降并稳定在80%以上。随着培养时间的增加,构建体中的细胞增殖呈上升趋势。结果表明:该生物打印方法可用于通过使用各种生物水凝胶材料制造不同特性的三维结构体,在生物制造具有临床相关尺寸的预血管化的复杂组织器官方面具有潜力。

聚乳酸-羟基乙酸共聚物负载人骨髓间充质干细胞构建组织工程骨

背景:聚乳酸-羟基乙酸共聚物是被批准用于实验及临床的少数生物材料之一,其具有良好的生物相容性和生物降解性及优异的机械性能,是一种良好的组织工程支架载体。目的:验证聚乳酸-羟基乙酸共聚物纳米三维多孔支架材料与人骨髓间充质干细胞的体外生物相容性及体内异位成骨能力。方法:(1)运用静电纺丝技术将150 g/L的聚乳酸-羟基乙酸共聚物溶液电纺成纳米纤维膜,将第3代人骨髓间充质干细胞(人骨髓标本获取已经获得贵州医科大学附属医院伦理委员会批准)种植于聚乳酸-羟基乙酸共聚物纳米纤维支架上,采用成骨诱导液培养7 d,DAPI荧光染色、吖啶橙荧光染色及扫描电镜观察细胞-支架复合物的生长情况;(2)将第3代人骨髓间充质干细胞种植于聚乳酸-羟基乙酸共聚物纳米纤维支架上,使用成骨诱导液诱导培养的作为实验组,不使用成骨诱导液诱导培养的作为对照组,两组培养14 d后分别植入裸鼠皮下,术后12周取出植入材料标本,行苏木精-伊红染色、茜素红染色、碱性磷酸酶染色和Ⅰ型胶原免疫组织化学染色观察植入物体内异位成骨情况。动物实验获得贵州医科大学实验动物伦理委员会批准,批准号:NO1759999。结果与结论:(1)DAPI荧光染色与吖啶橙荧光染色显示细胞黏附于聚乳酸-羟基乙酸共聚物纳米纤维支架上,生长良好;(2)扫描电镜显示,成骨诱导培养的人骨髓间充质干细胞在聚乳酸-羟基乙酸共聚物纳米纤维支架上生长良好,细胞产生丰富的细胞外基质并覆盖于纳米纤维支架表面;(3)植入12周后,两组茜素红染色、碱性磷酸酶染色和Ⅰ型胶原染色呈阳性,其中实验组各染色阳性表达强于对照组;苏木精-伊红染色显示实验组有较多成骨细胞和典型的骨陷窝,对照组仅有少量骨组织形成;(4)研究表明,聚乳酸-羟基乙酸共聚物纳米纤维膜具有良好的生物相容性及体内异位成骨能力,可作为骨组织工程支架材料。

在役空心板桥铰缝折减计算的研究

在役的空心板桥铰缝破坏现象尤为突出,严重影响了荷载的横向分布系数,进而影响了桥梁的承载能力和使用过程中的安全性。作者对吉林省某空心板桥采用非标准试验,实测各试验工况下各空心板跨中竖向变形和应变,采用软件建立桥梁空间计算模型,通过调整铰缝尺寸、强度等方法,使计算结果与实测值符合,总结影响空心板桥铰缝的主要因素并提出解决的建议。

单向倒刺线在不同BMI的初次全膝关节置换术中的应用研究

目的:分析单向倒刺线在不同BMI的初次全膝关节置换术中深层组织缝合的临床疗效。方法:选取2016年1月-2018年8月本院收治的136例膝骨关节炎患者,按照亚洲人体重指数(BMI)分级标准将其分为四组,A组为BMI正常(18.5~22.9 kg/m^2)患者(n=44)、B组为BMI偏胖(23.0~24.9 kg/m^2)患者(n=20)、C组为BMI肥胖(25.0~29.9 kg/m^2)患者(n=58)、D组为BMI重度肥胖(≥30 kg/m^2)患者(n=14)。比较各组术前及术后1、3、6、9周的VAS评分、WOMAC评分及Lequesne评分,观察并记录缝合时间及费用、隐性失血量、止痛药物使用量、住院天数及切口并发症发生情况。结果:四组术前VAS评分、WOMAC评分、Lequesne评分比较,差异均无统计学意义(P>0.05);但术后1周,D组的VAS评分高于其他三组(P<0.05);术后9周,四组的关节功能及疼痛评分比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。四组的缝合时间及费用、隐性失血量、住院天数比较,差异均无统计学意义(P>0.05);D组非甾体类抗炎药使用量高于其他三组(P<0.05)。A、B、C、D组切口并发症的发生率分别为9.09%、10.00%、10.34%、50.00%,D组切口并发症发生率高于其他三组(P<0.05)。结论:单向倒刺线虽是一种方便、快捷的缝合方式,但当应用于重度肥胖患者时可增加其止痛药物的使用量和切口并发症的发生率。