纳米技术在生物医学中的应用

纳米技术是在纳米尺度下对物质进行制备、研究和工业化,以及利用纳米尺度物质进行交叉研究和工业化的综合性研究体系。本文对利用纳米技术发展分子工程,包括纳米生物分子机器人和纳米信息处理系统,研究生物大分子,研究组织工程支架材料,研究药物载体,发展诊断与监测技术熏以及纳米技术在生物医学研究领域的发展趋势作了综述,并展望了纳米技术在生物医学领域的发展前景。

医学电阻抗断层成像线电极与复合电极的仿真比较研究

本研究采用强制等势点有限元模型和改进的适用于复合电极的强制等势点模型,对使用线电极和复合电极的EIT系统进行了仿真正向计算和图像重建研究,比较了两种电极不同的结构参数组合对EIT系统检测灵敏度和成像质量的影响,并提出了电极结构优化方案。

胶原-透明质酸-硫酸软骨素复合三维支架体外构建组织工程软骨的实验研究

目的探讨以胶原(collagen,Col)-透明质酸(hyaluronicacid,HA)-硫酸软骨素(chondroitinsulfate,CS)为支架材料构建组织工程软骨的可行性。方法以乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐为交联剂通过冷冻干燥的方法制备Col-HA-CS复合支架及单纯Col支架。通过扫描电镜、HE染色对Col-HA-CS复合支架材料形态进行观察。分离培养幼兔关节软骨细胞,将体外扩增的软骨细胞接种在两种支架上,通过组织学、扫描电镜观察软骨细胞在支架上的生长形态;通过生物化学功能检测细胞-支架复合物中DNA、糖胺聚糖(glycosaminoglycan,GAG)含量;RT-PCR方法检测在Col-HA-CS复合支架上的软骨细胞Col的表达情况。结果软骨细胞在Col-HA-CS复合支架材料上增殖分化良好,并保持软骨细胞特异的分化Col表型,培养21d后已有软骨样组织形成,出现软骨陷窝。DNA和GAG含量测定显示软骨细胞在复合支架上随时间增加逐渐扩增并分泌大量的GAG,含量明显高于单纯Col支架材料,差异有统计学意义(P<0.05)。结论Col-HA-CS复合支架材料可为软骨细胞生长分化及组织形成提供一个良好的环境,在软骨组织工程的支架材料领域有较广泛的应用前景。

组织工程及其支架研究进展和面临的问题及展望

Tissue engineering is an interdisciplinary field that applies the principles of the engineering and the life sciences to the development of biological substitutes which restore, maintain, or improve tissue function. Three general strategies have been adopted for the creation of new tissue: the tissue inducing substances, cell biology, biomedical nature and the evaluation of safety. This article discussed the new development and tendency of the research in bone, cartilage, skin tissue engineering.

纳米羟基磷灰石-壳聚糖骨组织工程支架的研究

目的以一种简单、有效的方法制备多孔的纳米羟基磷灰石（nano hydroxyapatite，nano—HA）-壳聚糖（chitosan，CS）复合支架，并评价其理化性能及与细胞相容性。方法采用原位复合一冷冻干燥方法，制备多孔nano—HA—CS支架。通过扫描电镜、透射电镜、X线衍射和傅立叶红外光谱分析支架的微观形貌及材料的组成。分离初生Wistar大鼠的成骨细胞，取传代培养第3代细胞分别与nano—HA—CS支架和纯CS支架共培养2、4、6、8h，各时间点各取4个样品，测定细胞在支架上的黏附率，并通过组织化学染色、扫描电镜观察细胞形态。结果nano—HA—CS复合支架具有多孔结构，孔径为100～500弘m，大多数孔径为400～500μm。具有很高的孔隙率，随CS和HA含量的增加，孔隙率明显降低，密度升高。扫描电镜和透射电镜观察显示合成的HA晶体，晶粒大小为纳米级，在支架孔壁上均匀、连续分布如“铺路石”样。X线衍射和红外光谱分析表明合成的HA是含CO3^2-弱结晶纳米晶体。细胞相容性实验显示，成骨细胞在支架上黏附、增殖，并分泌纤维状细胞外基质；在复合支架上的黏附率明显高于纯CS支架。结论采用原位复合与冷冻干燥法结合制备的nano—HA—CS复合支架具有良好的理化性质和细胞相容性，有望应用于组织工程骨的构建。

组织因子途径抑制因子和生物材料血液相容性关系的体外研究

本文试就组织 因子途径抑制因 子（ Ｔｉｓｓｕｅ ｆａｃｔｏｒ ｐａｔｈ ｗ ａｙ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ ， Ｔ Ｆ Ｐ Ｉ） 和生物 材料 血液相 容性 之间的关系进行 了初步的探 讨。本 研究 通过 基因 重组的 方法 制备 了人 重组 Ｔ Ｆ Ｐ Ｉ，将 其 涂于 医用聚 乙烯和聚氯乙 烯薄膜材料表面 ，观察 Ｔ Ｆ Ｐ Ｉ 涂层对接触血液 的凝血时间、血 液中组织 因子及 凝血因 子 Ｘａ 活性的影 响。结果显示：１实验组（ Ｔ Ｆ Ｐ Ｉ 处理） 的材料表面 与血液接触后 其凝血时间 比对照 组（ 未经 Ｔ Ｆ Ｐ Ｉ 处理） 明显延 长，动 态凝 血时 间也 得到 类似 结果；２实 验组 材料 表面 对 接触 血液 中组织因子及凝 血因子 Ｘａ 的活 性有明显的 抑制作 用。上述 结果提 示 Ｔ Ｆ Ｐ Ｉ 在 生物 材料 的血 液相 容性改性方面具 有十分广阔的 应用前景。

医学EIT复合电极结构参数优化设计

目的探索医学EIT复合电极结构参数变化对系统性能的影响。方法采用笔者建立的EIT电极结构及参数优化设计方法对复合电极进行了仿真研究,研究了位于成像区域不同位置的成像目标,复合电极各结构参数改变对成像质量和系统检测灵敏度影响的规律。结果和结论各结构参数的影响错综复杂,采用多参数仿真实验的方法是一种有效的方法。

EIT──一种诱人的医学成像新技术

ＥＩＴ是当今医学工程学重大研究课题之一。它是继形态、结构成像之后，于最近十余年才出现的新一代更为有效的无损伤功能成像技术。本文简要介绍了这一技术的发展概况，ＥＩＴ仪器，技术状况及临床应用。并对其存在的主要问题和今后的发展方向进行了评价。

生物组织超声乳化吸除技术的研究

本文介绍的生物组织超声乳化吸除技术，借助超声波技术，将电能转化成高频机械振动形式的功能，利用其产生的高于生物组织最小切割阈值的强大瞬时冲击加速度、声激流和空化的共同作用，对已病变和不需要的生物组织进行切割、报政和乳化，同时利用负压将乳化组织吸除掉，起到手术治疗的作用。

现代医学中的多媒体技术

多媒体(Multimedia)技术，是集声音、图像、图形、文字、动画及计算机、通讯、信息处理等技术于一体的一门新技术。广泛应用于天文、教育、学术交流、气象、娱乐、医疗、军事等各个领域。多媒体技术始于80年代，在90年代得到迅速发展。医学中的多媒体技术是近年才发展起来的，主要用于家庭医疗及远程医疗中的会诊及治疗，使边远地区的患者也能享受到高质量的医疗服务。

超声换能器在医学成像中的发展

换能器是超声波发射和回波接收器件,是超声医学成像中最重要的声学部件。在医疗超声设备中,换能器直接影响了超声医学成像质量。概述了各种超声医学成像换能器现状,以及换能器聚焦和数字波束成像技术。

组织因子途径抑制因子及其医学应用前景

外源凝血途径起始于组织因子 / F a活性复合物的形成。组织因子途径抑制因子是主要的凝血抑制因子之一 ,通过和 TF/ F a以及 FXa形成四聚体抑制这一过程。研究表明 ,组织因子途径抑制在诸如动脉粥样硬化 ,血管再狭窄 。

毫米波疗法在医学中的应用前景

毫米波是一种波长为 1～ 10mm的电磁波 ,由于其振荡频率与人体的某些组织在新陈代谢过程中产生的振荡频率相吻合 ,故可以通过毫米波与生物组织产生的谐振使生物组织产生生物效应 。

组织工程中控释生长因子载体的研究进展

在组织工程中,生长因子的应用是一个十分重要的组成部分,利用载体或缓释系统负载生长因子,既能保护生长因子的生物活性,又可以使生长因子缓慢释放,从而持续促进组织修复再生。由于生长因子的性质和作用方式有很大的不同,所以如何针对特定的生长因子设计缓释系统是十分重要的。对组织工程中使用较广泛的三种生长因子所使用的载体的进展做一简述。

左炔诺孕酮长效缓释埋植剂 Ⅰ.结构特征的研究和体内外药物释放的长期观察

用生物降解性聚己内酯（ＰＣＬ）为载体制备女性抗生育药物左炔诺孕酮（ＬＮＧ）的长效皮下埋植胶囊。除可降解外，该胶囊具有微孔结构，重要技术特征是在ＰＣＬ中加入固体水溶性大分子ＰｌｕｒｏｎｉｃＦ６８（Ｆ６８）作为致孔剂，研究了加入致孔剂的工艺和微孔形成的原理，用核磁共振和扫描电镜等方法证明在亲水介质中Ｆ６８很快溶出，形成多微孔结构。体外和动物体内药物释放的研究证明该埋植剂具有零级释放动力学，可在体内长期维持稳定的药物释放量，每根３ｃｍ长的埋植剂在体内每天释放约２１微克ＬＮＧ。

诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化的体外研究

目的探讨转化生长因子β1(transforminggrowthfactorβ1,TGF-β1)、胰岛素样生长因子1(insulin-likegrowthfactor1,IGF-1)在诱导骨髓间充质干细胞(marrowmesenchymalstemcells,MSCs)向软骨细胞分化过程中的相互作用,并研究细胞密度对MSCs向软骨细胞分化的影响。方法取健康昆明种小白鼠骨髓,用全骨髓贴壁法筛选获得MSCs,体外培养传代。采用特定的诱导培养使MSCs向软骨细胞分化,按培养基内添加生长因子的不同分成3个实验组和对照组。实验组分别为:TGF-β1+IGF-1联合应用组(TGF-β110ng/ml、IGF-150ng/ml);TGF-β1单独应用组(TGF-β110ng/ml);IGF-1单独应用组(IGF-150ng/ml);对照组不添加任何生长因子。TGF-β1+IGF-1联合应用组于诱导14d和21d,分别进行甲苯胺蓝染色及免疫荧光双染法鉴定;于诱导7、14和21d各组分别提取诱导细胞总RNA,进行RT-PCR扩增,检测TGF-β1、IGF-1对诱导细胞型胶原表达量的影响;比较MSCs在平板培养及细胞团培养时,型胶原表达量的差异。结果TGF-β1+IGF-1联合应用组诱导培养14d,诱导软骨细胞甲苯胺蓝染色呈阳性,免疫荧光染色可见诱导软骨细胞的细胞外基质含有型胶原。各组基因扩增产物的凝胶电泳可见,TGF-β1+IGF-1联合应用组和TGF-β1单独应用组型胶原扩增片段呈阳性;IGF-1单独应用组和对照组,未见型胶原扩增条带;凝胶成像系统灰度扫描示型胶原表达量TGF-β1+IGF-1联合应用组各时间点均比TGF-β1单独应用组明显增加(P<0.05)。细胞团培养模式下,诱导细胞表达型胶原比平板培养模式更加显著。结论MSCs向软骨细胞诱导分化时,IGF-1对TGF-β1有明显的促进作用;细胞培养密度提高有利于MSCs成软骨细胞表型。

壳聚糖/羟基磷灰石复合骨折内固定棒材的制备与性能研究

采用原位沉析法制备了壳聚糖/羟基磷灰石(CS/HA)复合棒材。用预先沉积的壳聚糖膜将含有Ca、P源的壳聚糖溶液与凝固液隔离,同时控制壳聚糖沉积与羟基磷灰石前驱体转化为羟基磷灰石的过程,使二者得以均匀复合。燃烧试验结果表明无机成分均匀分散于壳聚糖中,FT-IR、XRD和TEM测试证实原位生成羟基磷灰石,弯曲强度测试结果表明,原位沉析法制备的材料具有层状结构,CS/HA(质量比20/4)复合材料弯曲强度达133MPa,弯曲模量6.8GPa。

壳聚糖基因纳米粒子的细胞摄入和体外毒性研究

用分子量为50kDa和400kDa的壳聚糖分别和[α-32P]dATP标记的质粒DNA,在不同的N/P比下,通过复凝聚方法形成基因纳米粒子。对形成的壳聚糖基因纳米粒子(Chitosan gene nanoparticle,CGN)进行表征,评价CGN体外细胞毒性,研究两种壳聚糖形成的基因纳米粒子被A10和K562细胞摄入的量和速度。结果表明:(1)随着壳聚糖分子量和N/P比的增大,形成的基因纳米粒子更易于进入细胞,同时显示纳米粒子的zeta电位与细胞摄入量之间存在关联性;(2)壳聚糖基因纳米粒子的毒性远远小于商品化的细胞转染试剂Lipofectamine2000。

关节腔注射用甲氨蝶呤缓释微球的制备及体内外释药研究

目的:制备一种可用于关节腔注射的甲氨蝶呤(methotrexate,MTX)聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物(PL-GA)缓释微球,并研究其体内外释药规律。方法:应用O/W溶剂挥发法制备MTX-PLGA微球,对其表面形态、粒径分布进行表征并测定其包封率、载药量和体内外释药谱;采用HPLC法分析药物含量;体内释放采用大鼠皮下气囊模型。结果:微球表面光滑圆整,平均粒径为(38.47±1.32)μm,包封率和载药量分别为(62.71±0.84)%和(3.23±0.13)%。体外释放t50为20 d,体外释放速率常数Kr=0.038μg.mL-1.d-1。体内试验显示,在气囊中的释放速率常数KR=0.12μg.mL-1.d-1。结论:采用本法制备的MTX-PLGA微球具有明显的缓释作用,有望成为一种有效的治疗类风湿关节炎的制剂。

表面肌电信号的时变AR模型参数评估肌疲劳程度的研究

目的本研究针对表面肌电信号的非平稳特性,采用时变参数AR模型的方法对表面肌电信号进行分析,实现对短时表面肌电信号的肌肉疲劳快速评估。方法应用时变参数模型对10名受试者疲劳前、后的肌电信号进行特征提取,建立时变参数AR模型,并采用递推最小二乘算法求解模型的时变参数,将线性非平稳问题转化为线性时不变问题。结果以时变参数AR模型的第一个时变参数的均值作为肌肉疲劳的快速指针。实验证明时变参数比传统的中值频率对疲劳反应的灵敏度高(提高范围为37.80%到324.46%)。结论该方法可以实现对短时表面肌电信号的肌肉疲劳快速评估,为腰肌劳损的诊断和康复治疗,以及人体工效学的研究提供一个可靠的工具。