骨髓间充质干细胞-海螵蛸复合支架的热源试验评估

目的:对兔骨髓间充质干细胞复合海螵蛸生物支架进行热源试验检测,观察白兔的发热反应,通过对白兔体温温度变化的评估来判断复合支架植入生物体内的安全性。方法:本测试依据《医疗器械生物学评价标准》,选取3只健康成年新西兰白兔,从耳缘静脉缓慢将复合支架浸提液注入白兔体内,对比注射前后白兔体温变化。结果:每只新西兰大白兔的体温升高值均<0.6℃,三只白兔体温升高总值为1.2℃<1.4℃,符合热原试验检测要求。结论:骨髓间充质干细胞复合海螵蛸生物支架未含明显致热原物质,达到生物材料应用安全性标准。

基于骨架提取算法的作物茎秆识别与定位方法

针对农作物禾苗和杂草辨识和定位不精确,会造成除草机器人除草不净、伤害禾苗、影响产量等问题,提出了一种基于骨架提取算法的作物茎秆中心识别与定位的多级图像识别方法。该方法通过不同图像处理算法的多级式递进融合,实现对农作物茎秆的精确识别与中心定位。首先将采集到的彩色图像转换到HSV颜色空间进行背景分割。然后采用腐蚀算法对图像进行腐蚀操作,腐蚀掉杂草图像信息得到仅含作物的图像信息,最后用Zhang-Suen细化算法对作物图像进行骨架提取操作,并对骨架交叉点进行计算分析,识别与定位作物茎秆中心,实现作物精准辨识和定位。对采集的100幅苗期图像进行实验测试,结果表明农作物禾苗茎秆中心识别和定位精度误差小于12 mm。本文方法能实时精准辨识禾苗和杂草,并对禾苗进行精准定位,为实现田间机械化除草提供了一种精准可靠的作物识别和定位方法。

基于图像视觉的水稻茎叶夹角测量研究

提出了一种基于图像视觉原理的水稻茎叶夹角测量计算方法,利用基于四个方向模板运算的距离变换算法对预处理后的茎叶夹角图像进行骨架信息提取,利用Hough变换对提取的骨架信息进行直线检测,通过检测到的直线间的夹角进行茎叶夹角计算。实验结果表明,该方法能够精确、快捷的对水稻茎叶夹角进行测量计算,误差仅为2.0%,能满足农学研究的要求。

番茄果实串采摘点位置信息获取与试验

针对番茄收获机器人在采摘过程中果实串采摘点位置难以确定的问题,提出了基于果梗骨架角点计算方法,并利用该算法对番茄果实串果梗采摘点进行位置信息获取:首先采用最大类间方差分割法进行目标果实串分割,通过形态学方法和阈值法去除干扰,提取出目标果实串分割图像;根据果实串的质心和果串的轮廓边界确定果梗的感兴趣区域,采用快速并行细化算法提取果梗的骨架,利用Harris算法检测得到果实串第一个果实分叉点与植株主干之间果梗骨架角点,通过计算获得采摘点位置信息。然后进行验证试验,利用双目视觉图像采集系统采集了60组果实串图像并获取果梗采摘点位置信息,结果表明,采摘点位置成功率为90%,为采摘机器人提供准确的采摘位置信息。

模拟微重力下骨髓间充质干细胞成骨分化潜能及分子机理研究

本文旨在研究模拟微重力环境对骨髓间充质干细胞成骨分化的影响,重点研究mTOR信号通路是否介导这一过程。首先通过茜素红染色检验骨髓间充质干细胞的成骨分化情况;免疫荧光法对微丝和黏着斑蛋白Vinculin进行染色观察细胞骨架和细胞粘附性改变;蛋白免疫印迹实验检测mTOR信号通路关键信号分子p85α,Akt,p-Akt,S6K1,RhoA等的表达水平变化。结果显示模拟微重力会抑制骨髓间充质干细胞的成骨分化,造成细胞微丝结构和分布异常,细胞形态改变,黏着斑数量减少。这种抑制与mTOR信号通路的改变有关。本研究为空间环境下骨质丢失的分子机制提供了理论基础。

外用红色诺卡氏菌细胞壁骨架提高脂肪间充质干细胞活性修复糖尿病创面

背景:根据目前临床上外用红色诺卡氏菌细胞壁骨架对宫颈糜烂的治疗应用及其免疫作用,考虑到其对慢性创面治疗的可能性。目的:探讨外用红色诺卡氏菌细胞壁骨架对脂肪间充质干细胞体外增殖、凋亡的影响,以及对脂肪间充质干细胞体内移植存活率和皮肤愈合的影响。方法:以质量浓度为10 mg/L外用红色诺卡氏菌细胞壁骨架作用于脂肪间充质干细胞,采用CCK-8法检测细胞活力,EDU试剂盒检测细胞增殖能力;在脂肪间充质干细胞中加入50%蔗糖诱导细胞凋亡,给予外用红色诺卡氏菌细胞壁骨架干预后采用FITC-PI流式细胞凋亡试剂盒、TUNEL凋亡试剂盒检测细胞凋亡情况。第3代脂肪间充质干细胞中加入10 mg/L外用红色诺卡氏菌细胞壁骨架5 mL,共培养48 h,用荧光染料CM-Dil标记后以皮内注射方式注入糖尿病小鼠创缘皮肤,LB983活体成像系统检测细胞存活率,苏木精-伊红染色、Masson染色和免疫荧光染色验证慢性创面第14天愈合情况。结果与结论:外用红色诺卡氏菌细胞壁骨架可提高脂肪间充质干细胞的活力及增殖能力,并抑制其凋亡;在体内条件下外用红色诺卡氏菌细胞壁骨架可以增加脂肪间充质干细胞的存活率,糖尿病小鼠创面愈合速度更快。

基于骨架提取和二叉树分析的玉米植株图像茎叶分割方法

对玉米植株图像的茎叶进行分割,为组分表型分析、植株对环境胁迫的响应等后续研究提供参数和依据。采用内布拉斯加大学林肯分校植物表型数据集中的玉米植株图像,自动进行玉米植株图像的裁剪和二值化;通过骨架细化算法建立植株的骨架模型,并设定阈值去除骨架中的毛刺;然后检测骨架上的端点和交叉点,采用二叉树分析骨架模型,最终确立各级节点及各个叶片,从而实现茎叶分割。结果表明,建立的玉米植株茎叶分割算法,具有处理速度快、易于理解等优点,为玉米等植物表型分析与育种等提供支持。

Nr-CWS增强ADSC分泌功能提高糖尿病创面治疗效果的研究

目的探讨红色诺卡菌细胞壁骨架(Nocardia rubra cell wall skeleton,Nr-CWS)通过增强脂肪来源干细胞(adipose derived stem cell,ADSC)的分泌功能提高糖尿病创面的治疗效果。方法离体制备ADSC细胞并鉴定。制备ADSC细胞上清液(conditioned medium of ADSC,ADSC-CM)和用Nr-CWS刺激ADSC的细胞上清液(ADSC-CM^(Nr-CWS))。将人脐静脉内皮细胞(HUVEC)分为3组:高糖对照组、ADSC-CM组、ADSC-CM^(Nr-CWS)组。ELISA法检测ADSC-CM的细胞因子含量。采用CCK-8法、Transwell实验、划痕实验、血管形成实验检测ADSC-CM^(Nr-CWS)对于HUVEC增殖、侵袭、迁徙和血管生成能力的影响。在体实验中,建立小鼠糖尿病创面动物模型,将小鼠分为高糖对照组、ADSC-CM组、ADSC-CM^(Nr-CWS)组,每组10只。将ADSC-CM^(Nr-CWS)注射于创面周缘,分析创面愈合速度和质量,以及创面血管新生水平。结果离体实验中,与高糖对照组、ADSC-CM组相比,ADSC-CM^(Nr-CWS)组含有更多的血管内皮生长因子(VEGF)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、肝细胞生长因子(HGF)(P<0.05);ADSC-CM^(Nr-CWS)组HUVEC的增殖、侵袭、迁徙及血管形成作用显著增强,差异有统计学意义(P<0.05)。在体实验中,与高糖对照组、ADSC-CM组相比,ADSC-CM^(Nr-CWS)组实验动物创面的血管新生水平及创面愈合率均显著上升,创面修复质量也有显著改善,差异有统计学意义(P<0.05)。结论Nr-CWS可通过提高ADSC分泌功能,促进糖尿病创面的血管新生来及创面愈合。

Nr-CWS促进间充质干细胞分泌生物活性更高的外泌体

目的探索红色诺卡式菌细胞壁骨架(Nr-CWS)是否能够提高间充质干细胞外泌体的产量,增强间充质干细胞外泌体促进修复与再生的生物学活性。方法用红色诺卡式菌细胞壁骨架培养间充质干细胞,提取外泌体后,鉴定外泌体形态和表面标记蛋白,并测量外泌体蛋白含量,比较其产量变化。CCK-8细胞增殖实验和划痕实验检测外泌体促进人皮肤成纤维细胞的增殖和迁移,体外毛细血管生成实验检测外泌体促进人脐静脉血管内皮细胞再生的能力。结果红色诺卡式菌细胞壁骨架培养间充质干细胞可以极大提高间充质干细胞外泌体的蛋白含量,并且没有改变外泌体的经典形态和表面标记蛋白。此外,外泌体促进人皮肤成纤维细胞增殖和迁移的能力和促进人脐静脉血管内皮细胞血管再生的活性均明显增强。结论红色诺卡式菌细胞壁骨架极大提高了间充质干细胞外泌体的产量,提升其促进修复和再生的生物活性。

基于叶脉骨架结构的股骨柄设计方法

为提高股骨柄假体与股骨髓腔的匹配程度,通过股骨关键横切面获取股骨髓腔形态参数,选取粗隆区域为感兴趣区域并构建其叶脉骨架结构,基于叶脉骨架结构的股骨柄假体设计方法构建股骨柄模型。该方法考虑股骨柄局部感兴趣区域的二次编辑修改性,操作简单、灵活、高效,并可以解决假体模型后期修改困难的问题。有限元分析结果表明,构建的股骨柄假体具有良好的力学性能。

4种来源的间充质干细胞的生物学特性比较

目的比较骨髓、骨骼肌、肋软骨膜及软骨来源的间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)的生长、免疫表型及体外诱导分化能力的差异。方法分别获取新西兰大白兔的骨髓、骨骼肌、肋软骨膜细胞及软骨细胞,体外培养观察其生长形态、表型特征及其诱导成骨、成脂的分化能力。结果 4种来源的MSCs均从第2代开始转变为梭形,第3代逐渐出现漩涡状排列;骨髓、骨骼肌和软骨膜来源的细胞生长状态良好,可传10代以上,但软骨来源的细胞在第5代后,逐渐退变死亡。骨髓来源的原代细胞部分表达CD29、CD90、CD34,传代后不表达CD34,但CD29、CD90的表达逐代增强;骨骼肌、软骨膜及软骨来源的原代细胞均不表达CD29、CD90和CD34,从第2代开始均表达CD29、CD90,且不断增强;仅原代软骨细胞表达Ⅱ型胶原,至第2代基本不表达;无细胞表达Desmin。4种来源的第3代细胞经诱导均可分化为成骨细胞或成脂细胞。结论 4种来源的干细胞均具有MSCs的特点,但骨髓、骨骼肌、软骨膜来源的干细胞的生长明显强于软骨来源的干细胞。