用于乳腺肿瘤细胞三维培养的纤维-水凝胶复合支架的制备及表征

从力学性能和组成成分两方面还原乳腺肿瘤细胞的生长环境,开发了一种负载富血小板血浆的纤维-水凝胶复合结构支架。通过检测支架的元素组成和化学结构,确认支架中各组分的成功负载,并利用扫描电镜、溶胀测试和水接触角测试表征了支架的表面形貌和理化性能。研究表明:复合支架具有适用于物质传输的孔隙和利于细胞黏附的表面性能;加入纤维显著提高了水凝胶的力学性能,且复合支架具有与乳腺肿瘤组织接近的弹性模量((4.79±0.45)kPa);与二维(2D)培养和无纤维的水凝胶支架相比,复合支架上培养的乳腺肿瘤细胞增殖能力提高了33.1%,显示出细胞聚集成球的特性,并对化疗药物显示出更低的敏感性。复合支架有助于肿瘤学体外研究和预测抗肿瘤药物疗效。

纺织基人工血管管壁结构对其性能的影响规律

为提高人工血管临床使用的安全性和有效性,研究纺织基人工血管壁结构对人工血管性能的影响规律。以涤纶复丝为原料,纬纱股数和经密为变量,制备4种不同规格的人工血管管坯试样。试样总紧度分别为79.6%、82.0%、89.2%和96.4%。分析4种不同管壁结构对人工血管水渗透性以及生物力学性能的影响。研究结果表明:管壁的水渗透性和生物力学性能与管壁织物总紧度呈指数关系;当试样经密为900根/10 cm,纬纱为双股(222 dtex/96 f),总紧度为96.4%时,性能最优。此时,孔隙率为50.95%,水渗透量仅为12.1 mL/(cm^(2)·min),周向拉伸强度达243.5×10^(-5)kN/mm,探头破裂强度达595.23×10^(-3)kN,性能最优,且优于国产商用机织涤纶人工血管,有一定的参考意义。

合成生物学在中药现代化中的应用

中药以药用植物为主,在我国已有数千年的应用历史,为中华民族的健康与繁衍做出了重要贡献。中药的活性成分是中药发挥功效的物质基础,明确中药中的活性成分组成并建立各活性成分的绿色、低成本获取技术是推进中药现代化的关键。随着合成生物学的发展及其在植物天然化合物绿色制造领域中的应用,合成生物技术不仅为中药活性成分的绿色、低成本、规模化生产提供了新途径,也将为明确中药的活性成分组成及其药效机制提供技术支撑与物质基础。本文以青蒿素、人参皂苷和淫羊藿素等中药活性成分的合成生物技术开发与应用为例,探讨合成生物学在推动中药现代化进程中的作用。

Improved Fibroblast Adhesion and Proliferation by Controlling Multi-level Structure of Polycaprolactone Microfiber

Improving wound healing efficiency is a key issue for high performance dressings.The surface topology of fibers in wound dressings plays an important role in regulating cell behaviors during the regeneration.Herein,a polycaprolactone(PCL)scaffold with a shish-kebab structure was prepared by electrospinning and solution-induced crystallization.L929 cells were used to investigate the behavior of fibroblasts on the multi-level microfiber.The results showed that the shish-kebab fiber-based scaffold enhanced the cell proliferation when compared with the normal fiber and the fiber with a porous structure.Protein absorption,cell adhesive force,and cell modulus also increased by the shish-kebab fiber.The shish-kebab fiber-based scaffold with improved fibroblast-regulation ability can be applied in rapid wound healing.

医用PPDO倒刺缝合线的体外降解性能

可降解倒刺缝合线的降解过程需要与伤口愈合时间相适应,为了深入研究聚对二氧环己酮(poly(p-dioxanone),PPDO)倒刺缝合线的倒刺结构及缝合线规格对其降解情况的影响,采用多种规格的PPDO倒刺缝合线和PPDO光滑缝合线进行体外实时降解试验对比。结合不同降解时间点,对缝合线的形貌、直径、质量、热力学性能、红外光谱及力学性能的变化情况进行分析。研究结果表明:倒刺缝合线在降解8星期(56d)内的各项性能较稳定,可在伤口愈合过程中为软组织提供一定的力学支持,但8星期后缝合线发生碎裂且降解过程加快,倒刺结构和缝合线规格对PPDO缝合线的降解无明显影响。研究为后续PPDO倒刺缝合线体内降解试验和临床应用提供了依据。

PPDO/可降解铁混合编织血管支架的结构设计及力学性能

针对用聚对二氧环己酮(PPDO)制备的血管支架(PS)存在支撑强度与支撑时间不足的现状,设计可降解金属Fe与PPDO混合编织血管支架(FPS)。为达到更好的支撑效果,设计并制备PPDO轴纱加固支架(tFPS)与PCL固结编织点加固支架(hFPS)。采用平板压缩法评价血管支架的径向压缩性能;采用弯折法(定性)与悬臂梁法(定量)评价血管支架的弯曲性能;对血管支架进行50 d的体外加速降解试验,观察支架的形貌变化并计算质量损失。结果表明:tFPS、hFPS的径向支撑力相比PS、FPS提高约2倍,有利于保持血管支架植入前期的支撑性能;hFPS的柔顺性优于tFPS;所有支架均具有超过30 d的力学稳定性,FPS、hFPS、tFPS的PPDO组分降解速度快于PS。总体而言,hFPS在降解过程中表现出优异的结构稳定性。

“微-纳”PCL纤维支架多级结构对巨噬细胞极化状态的调控

为探究纤维基材料的孔径和表面形貌对巨噬细胞极化表型的影响,结合静电纺丝技术和溶液诱导结晶法制备不同孔径的微-纳多级结构聚己内酯(polycaprolactone,PCL)纤维支架。通过微观形貌分析及水接触角、拉伸性能和生物性能测试分别评价支架的形貌、润湿性、力学性能及其调控的巨噬细胞极化表型。结果表明:大直径的纤维支架比小直径的纤维支架的孔径大、刚度低,更有利于巨噬细胞向M2型极化(抑炎表型)。相比光滑的纤维支架,具有串晶结构的大孔径纤维支架能够促进巨噬细胞分泌抑炎细胞因子IL-4,并减少促炎因子IL-6的分泌。

仿生人工心脏瓣膜材料的研究进展

治疗瓣膜性心脏病的重要方式是进行人工心脏瓣膜置换。通过仿生设计构建的人工心脏瓣膜材料,有利于在结构和性能上模拟天然组织,有望改善现有人工心脏瓣膜材料生物力学不匹配、生物耐久性较低等缺陷。以聚合物为原料制备的瓣膜具有高度可调可控性,表现出重现原生瓣膜三层异质、各向异性特点的显著优势。本文从人体原生瓣膜的结构和性能特点出发,重点关注其结构各向异性和力学各向异性特征,分析了仿生人工心脏瓣膜材料的设计思路;重点介绍了水凝胶瓣膜、纤维基瓣膜和水凝胶/纤维基复合瓣膜等聚合物瓣膜中涉及仿生材料的研究进展,提出根据原生瓣膜纤维层、海绵层和心室层各层结构、组分和功能进行更精确的仿生设计是仿生人工心脏瓣膜材料未来重要的优化方向。

腹腔镜术后防粘连用CS/PCL共混纤维膜的制备与表征

为开发一款生物安全性高、力学性能优异且防粘连作用佳的腹腔镜术后防粘连膜,利用静电纺丝技术,将壳聚糖(CS)和聚己内酯(PCL)按不同质量比共混纺丝,对所得共混纤维膜的表观形貌、力学性能、浸润性及防细胞黏附性进行测试与分析。结果表明:随着CS质量分数的增大,共混纤维膜的可纺性大幅下降,并且CS质量分数超过40%时纤维均匀性变差,纤维膜的结晶度先增大后减小,拉伸强度、弹性模量、弯曲刚度增大,断裂伸长率减小;相比纯PCL纤维膜,CS/PCL共混纤维膜的浸润性得到明显改善,对成纤维细胞的黏附能力减弱,防粘连性能优异。综合考量材料成本、可纺性、力学性能及防粘连效果,认为CS质量分数为30%的共混纤维膜在腹腔镜术后防粘连领域的潜在应用价值最大。

3D肿瘤支架的研究进展及其在药物筛选中的应用

3D肿瘤支架作为新兴的肿瘤细胞培养平台,能够重现肿瘤组织的3D结构,提供仿生微环境和降低肿瘤细胞的药物敏感性,在肿瘤生理学研究和肿瘤耐药机制研究中具有独特优势。综述了3D肿瘤支架的类型及其优缺点,从模拟肿瘤-间质细胞相互作用和肿瘤内部梯度缺氧环境两方面介绍了3D肿瘤支架模拟肿瘤微环境的研究进展,并对3D肿瘤支架在药物筛选中的应用进行分析。揭示了肿瘤支架在研究肿瘤耐药性机制、开发新型抗肿瘤药物,以及作为个性化肿瘤治疗临床前平台中的重要作用。最后对肿瘤支架的构建和应用提出设想和展望,旨在为构建高仿真肿瘤模型,研究肿瘤的异质性和肿瘤治疗方法提供参考。

术后防粘连策略及防粘连材料研究进展

外科及微创介入术后粘连会引起一系列的并发症。为了更全面了解粘连特性,以避免术后粘连对病人带来的心理、生理危害,在分析粘连机理的基础上,结合现存的溶液类、凝胶类以及膜类防粘连产品存在的问题,对防粘连的材料、构建策略进行深入分析,并且对盆腹腔、肌腱、硬膜外粘连的特点以及研究进展及商用产品进行归纳总结。研究表明,通过多种技术手段以结合纤维膜、凝胶及溶液的优势,并负载一定药物,将是防粘连产品的主要发展方向。

仿胶原纤维屈曲结构PPDO纤维膜的制备及性能

为获得仿胶原纤维屈曲结构的组织工程支架,选用聚对二氧环己酮(PPDO)制备静电纺取向纤维膜,用热乙醇溶液对纤维膜进行卷曲处理以获得屈曲结构,同时利用化学反应的气体产物进行蓬松处理以增大纤维间隙,从而更好地模拟细胞外基质的结构形态。通过对4种不同结构的PPDO纤维膜进行性能测试与表征,评估蓬松卷曲PPDO纤维膜的性能特点。结果表明,相比PPDO取向纤维,蓬松卷曲PPDO纤维膜的水接触角由(125.26±2.33)°减小至(93.16±7.06)°,纵向拉伸强度由(4.13±0.28)MPa增大至(5.31±0.32)MPa,横向拉伸强度从(0.18±0.01)MPa增大至(0.25±0.02)MPa,细胞增殖率仍大于80%,说明其亲水性和拉伸性能得到明显改善,且纤维膜具有优异的生物相容性,证实其具有巨大的组织工程应用潜力。

组织工程输尿管的研究进展及纺织技术应用前瞻

现有的输尿管重建治疗方法因伴随狭窄、输尿管瘘等并发症及供体缺乏等问题,无法满足临床需求,组织工程为其提供了新的可行方法。回顾了国内外研究组织工程输尿管的主要构建策略、材料选择和制备方法,聚焦基于纺织技术的组织工程输尿管研发现状,总结得出输尿管重建存在良好重建效果与短期准备时间的矛盾,以及局部平滑肌生长受限等问题。通过纺织技术制备的微纳纤维集合体,能够控制纤维、纱线和织物多层级结构。进一步设计不同材料与纺织技术结合的多层级结构,并探究其对各类细胞行为的调控作用,这将为组织工程输尿管支架结构的优化设计提供新的方向。

三维腹股沟疝修复补片的制备与性能研究

为减少腹股沟疝补片植入后的相关并发症,该文根据耻骨肌孔临床尺寸数据,设计和成型三维结构疝修复补片,并对试样的力学性能进行分析。利用正交试验设计,分析试样的组织结构,拉伸﹑撕裂﹑顶破等性能随模压成型条件的变化规律,优选出最佳的成型参数。研究结果表明:三维腹股沟疝修复补片的最优成型工艺参数为:温度140℃﹑时间45min﹑压强0. 25 MPa。此条件下,制备的三维补片的拉伸断裂性能﹑撕裂性能及顶破性能优异。同时得到结论,温度是影响疝修补片力学性能的最主要因素,而张力是影响疝修补片面密度和孔隙率的最主要因素。

抗菌型胆道支架的研究进展

胆道支架已普遍应用于胆道狭窄和胆道梗阻的治疗并能有效缓解患者痛苦,但术后细菌感染及支架堵塞依旧是一大难题。介绍胆道支架植入后由细菌入侵引发的感染和支架堵塞机制,阐述细菌生物膜和胆汁污泥的形成机理。抗菌型胆道支架是抑制胆道感染的有效途径,综述国内外采用不同抗菌方式对胆道支架抗菌改性的相关文献,总结并展望抗菌型胆道支架的研究前景。

基于聚己内酯纤维的组织工程支架研究进展

聚己内酯(PCL)是一种生物相容性好、可吸收、易加工改性的聚酯,材料基于PCL纤维的组织工程支架,具有比表面积高、机械性能良好与孔径、孔隙率和纤维取向等结构特征易调控等特点,被广泛应用于组织工程领域。重点综述PCL纤维的组织工程支架的主要应用缺陷(包括细胞亲和力差、降解速度过慢及机械强度低)及改进手段,同时针对基于PCL纤维的组织工程支架在皮肤、血管、神经、肌腱、韧带和软骨等组织再生的最新进展进行归纳总结,发现目前多数研究集中于通过引入生物活性物质或药物以改善细胞-支架相互作用和调控支架降解行为,或通过选取不同的纺丝工艺和参数以改变支架的物理结构,调控支架机械性能与细胞诱导行为。此外,目前多数研究仍停留在实验室阶段,利用基于PCL纤维的组织工程支架低成本、易加工的优势以加快其临床转化是未来重要的发展方向。

医用倒刺缝合线的研究进展

为深入研究倒刺缝合线并促进其高品质产品的开发,对目前国内外倒刺缝合线的研究现状进行综述。首先回顾了倒刺缝合线的发展历程,并提出了其在临床医学实践中的性能要求;其次,详细分析了倒刺缝合线的材料、倒刺的几何形状和排列方式、止挡元件的结构及其与使用效果的相关性;此外,介绍了4种倒刺缝合线的制备方法,包括机械切割、激光切割、模具注塑和外加倒刺并固定;最后,概述了倒刺缝合线在整形美容及骨科、泌尿科、消化科、妇产科等其他外科手术中的应用和临床研究结果。研究表明,倒刺缝合线性能优良但仍存在相关临床并发症,指出了倒刺缝合线在材料、制备工艺、性能提高方面的发展方向以期在未来提供更好的产品。

人工血管的发展现状及趋势展望

概述目前国内外人工血管在疾病治疗中的应用、分类及其主要的优缺点,总结并分析人工血管在材料、结构和生物相容性方面的改进,展望人工血管的发展趋势。

层层组装法改善丝素人工血管材料生物相容性

为改善丝素纤维人工血管材料(SFF)的生物相容性,拓展其在小口径人工血管领域的应用,采用层层组装法(LbL)在SFF表面构建再生丝素蛋白(RSF)和壳聚糖(CHI)多层膜,表征组装前后材料的元素组成和亲疏水性以及组装膜形貌、厚度和粗糙度,并进行生物相容性评价。结果表明:通过LbL法可在SFF表面成功构建(RSFz7CHI)n层膜;组装(RSF/CHI)8的SFF在1、3、5d的细胞增殖率分别为未组装SFF的1.64、2.82和4.45倍;组装(RSF/CHI)8的SFF的溶血率约为未组装试样的1/3。生物相容性试验表明,组装(RSF/CHI)8的SFF的体外细胞和血液相容性均得到显著改善。

外泌体功能化串晶结构纤维膜的制备及其成骨分化性能

为提高合成可吸收引导骨再生膜的骨诱导活性,通过静电纺丝和溶剂诱导结晶法制备了聚己内酯(PCL)/β-磷酸三钙(β-TCP)串晶纳米纤维膜,并通过聚多巴胺的黏附作用将外泌体负载于纤维膜上进行改性,对复合纤维膜的微观形貌、化学组成、理化性能和细胞成骨分化性能进行测试与分析。结果表明:PCL/β-TCP纳米纤维上成功诱导出串晶结构,且经串晶和聚多巴胺双重修饰的纤维膜具有最佳的表面浸润性和优异的蛋白吸附能力,最终获得的外泌体功能化的串晶纳米纤维膜在串晶结构、聚多巴胺和外泌体共同作用下可促进骨髓间充质干细胞碱性磷酸酶活性的增加,有望应用于体内加速骨愈合。