3D生物打印技术在心脏组织工程中的研究进展

心脏组织工程(CTE)是一种具有发展前景的心脏修复技术,为心脏组织的研究提供了平台,其主要应用于修复受损或无效的血管、心脏瓣膜和心肌。三维(3D)生物打印技术已经越来越多地用于医学的不同领域,包括心血管疾病(CVD)。文章就CTE的3D生物打印技术的最新进展作一综述,针对特定CVD患者的3D打印模型,重点介绍了3D打印模型在先天性心脏病、冠状动脉疾病及主动脉瓣疾病等CAD中的应用,以及生物打印过程中常用于生物墨水的海藻酸盐、明胶、纤维蛋白和胶原蛋白等生物材料,并分析了3D生物打印技术在CTE领域的应用前景及未来要面临的挑战。3D生物打印技术因能够将多个细胞整合到具有复杂3D结构的打印支架中而备受关注,为多种CAD患者提供更多治疗方案,增强了临床医生对复杂疾病的理解和对复杂手术的信心。随着3D打印技术的发展和打印材料的改进,3D打印技术将在CTE中应用会越来越广泛。

生物医学工程世纪之交新进展

本文介绍生物医学工程在世纪之交的新进展和发展趋向

生物医学工程与第三代医疗

生物医学工程是一门运用自然科学和现代工程技术的原理和方法，在多个层次上，研究各种生物体尤其是人体的结构、功能以及其它生命现象的边缘学科。其研究可广泛应用于对人类疾病的预防、诊断、监护、治疗、保健、康复、生殖健康以及有关的生物医学基本问题。其发展与进步，对促进生物医学的进步，人类的健康以及社会经济的发展都有十分重要的作用。另一方面，21世纪的生物医学发展进入了以个体化医疗为特征的第三代医疗。为此，本文简介生物医学工程有关领域的新发展尤其是它在第三代医疗中所发挥的作用。

新型稀土上转换纳米材料的生物医学应用

稀土上转换纳米材料(UCNP)是以一种遵循反Stokes定律的新型发光材料,具有发射光谱窄、稳定性好、发光强度高的光学特性,以及材料毒性低、荧光寿命长、抗光漂白能力强等化学性质。近年来,随着纳米技术的迅速发展,UCNP在各个领域发挥出重要作用,尤其在生物医学应用中。文章简单介绍了UCNP的构成,重点综述UCNP在生物传感、生物成像、肿瘤治疗等生物医学应用中的最新研究进展,并对其在生物医学领域的发展趋势进行展望。

应用于3D生物打印的甲基丙烯酸酐化明胶水凝胶相关理化性能的研究进展

甲基丙烯酸酐化明胶(GelMA)水凝胶由明胶和甲基丙烯酸(MA)聚合反应合成。GelMA水凝胶的制备方法简单,并具有良好的生物相容性及机械性能可调节性,受到众多研究者的关注。其在伤口敷料、药物释放支架及组织工程等生物医学工程领域具有巨大的应用潜力。文章对GelMA水凝胶的制备及其性能进行概括,对近年来利用纳米材料、天然聚合物和合成聚合物与GelMA水凝胶结合对材料改性进行综述,并对应用于3D生物打印的多功能GelMA水凝胶未来发展方向进行总结与展望。GelMA水凝胶属于多肽类水凝胶,脆弱易碎裂的特征极大限制了其应用,经过后期的改性提高力学性能的同时,可能将造成其生物相容性的降低,使材料的最终临床转换面临重大挑战。未来将通过不断探索复合天然/合成聚合物的混合水凝胶,提升支架的机械性能,同时保留GelMA优越的生物相容性。特别是纳米材料与GelMA水凝胶结合,将支架实现智能功能,尤其是在敷料支架领域的研究。

碳基生物材料的医学应用现状和发展前景研究

碳属于“化学惰性”一类元素。这种化学性质特别适合于不对生命体产生伤害的场所。自然界生物的有机成分主要是碳元素。木炭是人们接触最多的碳材料，用作吸附剂、燃料等。碳材料具有优良的抗血栓性质，不与血细胞发生凝血反应。医学研究小组还发现碳纤维具有诱发组织再生的功能。本文研究碳基生物材料的医学应用和发展前景。

电致动高分子材料在生物医学领域的应用

资料表明,2002年全球生物相容性材料和终端产品市场已从2000年的230亿美元增长至500亿美元,平均年增长率达50%.医用高分子材料是高分子学科与生物材料学科发展最快、最引人注目的领域.除了在医学仪器与医疗器械的设计与加工过程中作为一种基础材料外,医用高分子材料还被广泛用于一次性医疗用品、假肢、软组织填充剂、医用胶黏剂、整形美容、药物载体等,其市场销售额已超过200亿美元.……

人骨髓间质干细胞与新型可降解材料生物相容性的实验研究

目的:本研究利用人骨髓间质干细胞(MSC)的增殖与分化潜能作为指标,对可降解偏磷酸钙(dCMP)材料和羟基磷灰石(HA)材料的生物相容性进行体外研究。方法:通过扫描电镜观察MSC在dCMP表面粘附的情况,并利用ICP和IC分析dCMP和HA的降解产物元素含量,同时采用FACS、ALP活性检测及ARS等方法对降解产物的毒性效应进行检测。结果:dCMP对MSC的增殖有促进作用,且不影响MSC的成骨分化进程及分化后的矿化功能;而HA对MSC的成骨分化进程无影响,但对MSC的增殖和成骨分化后的矿化功能均有抑制作用。结论:dCMP的生物相容性较HA为佳,更适合作为骨替代材料。

可降解生物材料在骨科内固定中的研究及应用进展

可降解生物材料在骨科内固定中的应用对骨折治疗有重大意义。文章在查阅大量文献的基础上,从骨科内固定材料的特征入手,对可降解生物材料的降解机制进行探讨,回顾总结了可降解生物材料在骨科内固定的应用进展,重点综述了常用的可降解骨科内固定生物材料的应用与研究进展,指出目前存在的问题并展望了应用于骨科内固定的可降解生物材料的发展前景。

以胶原为基质的组织工程支架材料的制备及组织相容性研究

目的制备一种以胶原为基质的组织工程支架材料,并研究其血液相容性及组织相容性。方法采用物理、化学及物理/化学方法对胶原材料进行交联。结果动态凝血试验显示,通过不同方法交联后的胶原材料,D(λ)值随着与血液接触时间的延长而下降,其中,通过碳化二亚胺交联得到的胶原在与血液接触相同时间后测得的D(λ)值最高;溶血率的数据表明,交联后的胶原材料溶血率均小于5%;血小板粘附与变形电镜照片显示,血液在3种材料表面均未引起血小板的变形,且粘附数量较少。结论3种交联法制备的胶原材料都有较好的血液相容性,材料表面细胞生长状况良好,表明材料具有良好的组织相容性。

角膜组织工程的研究进展

目的 介绍并综合分析角膜组织工程的研究进展。 方法 通过广泛查阅近期相关文献 ,重点介绍组织工程角膜种子细胞的来源、选择 ,以及体外培养中各种生长因子对角膜细胞生长繁殖的影响 ;支架材料的选择和制备及各自的优缺点。 结果 组织工程角膜种子细胞的来源为人眼的正常角膜细胞 ,以胎儿角膜为佳 ;各种生长因子对角膜细胞的培养、生长繁殖 ,以及与细胞外和细胞间基质的结合有明显促进作用 ,其中以成纤维细胞生长因子 (basic fi-broblastgrowth factor,b FGF)、角膜细胞生长因子 (keratinocyte growth factor,KGF)、转化生长因子 (transforminggrowth factor- β1,TGF- β1)和表皮生长因子 (epidermal growth factor,EGF)影响最明显。支架材料可选择动物胶原 +壳聚糖、以及黏多糖等 ,各有其优缺点。 结论 组织工程角膜可以构建和移植 ,与受体组织相容性较好 ,有望成为人体角膜移植的等效物。

聚乳酸类生物材料体内应用的组织反应研究进展

聚乳酸类生物材料是在临床中得到广泛应用的生物医用材料,具有良好的生物相容性和生物安全性,然而其在体内应用时仍会产生副作用,对相关组织反应的研究日益成为关注焦点。文章概述聚乳酸类生物材料在体内应用时引起的组织反应,阐述聚乳酸类生物材料体内应用的预期组织反应及其潜在机制,为进一步探究机体组织反应的机制提供依据,并对新型聚乳酸类生物材料的研究方向进行展望。

天然大分子及其生物材料在组织工程中的应用

本文根据组织工程的基本原理及其组织工程中对生物材料支架的基本要求，结合目前国内外组织工程生物材料的研究方向与成果和多年来的研究经验，着重介绍了天然大分子动物胶原、壳聚糖和海藻酸盐在组织工程中的应用、制备方法和一些亟待解决和探讨的问题。

论生物材料研究的学科发展战略

1生物材料的学科范围和意义第六届国际生物材料年会对“生物材料”一词所下的定义是:“生物材料是一种植入躯体活系统内或与活系统相结合而设计的物质,它与躯体不起药理反应”。这一定义规定了生物材料是指置换或恢复活组织及其功能,对机体呈生理惰性的植入材料。近年来,广大生物材料研究者事实上已把生物材料广义为:与人体组织、体液或血液接触和相互作用,而对人体无毒、副作用,不凝血,不溶血,不引起人体细胞的突变、畸变和癌变,不引起免疫排异反应的一类材料。这就不仅仅是植入材料,还包括那些在介入疗法中应用。

生物活性玻璃作人工角膜周边材料的研究

目的：探讨生物活性玻璃作人工角膜周边材料的效果。 方法：将孔隙率为 ４２ ％ 的 Ｃａ Ｏ Ｐ２ Ｏ５ 系列生 物活性玻璃制成直径为 ６ ｍ ｍ ，内曲率为 ７０ ｍ ｍ ，外曲率为 ７５ ｍ ｍ ，厚度为 ０５ ｍ ｍ 的人工角膜周边支架植 入 １０ 只兔角膜 中（均为右眼），最长的植入期为 ７ 个月。结果：均未发现兔角膜出现肿胀、角膜溃疡、角膜细胞 坏死的现象，表明生 物活性玻璃与角膜 组织有良好的生 物相容性，扫描电镜 结果也表明角膜 组织能长入生物 活性玻璃的孔隙中，结论：生物活性玻璃起到固定角膜的作用和促进角膜生物愈合的作用。

一种新型复合生物材料研究

以浇铸成膜法制备了甲壳糖/聚二甲基硅氧烷复合膜材料,探讨了膜的组成对材料结构、形态及性能的影响。随甲壳糖含量的增加,材料抗张强度增大。当甲壳糖含量一定时,抗张强度随交联剂的增加而增加,可达80MPa;含水率随交联度的增加而减少,在77.8％至74％之间变动。扫描电镜观察,材料呈斑马纹型,透射电镜及EPS证明是一种微相分离结构。生物学评价表明,此材料血液相容性好,有开发前景。

皮肤组织工程相关问题的研究

皮肤组织工程的核心是建立皮肤细胞和生物材料的三维空间复合体,形成具有生命力的皮肤活体组织,对病损组织进行形态、结构和功能的重建修复并达到永久替代。本文就皮肤组织工程中的体外培养皮肤细胞的来源、分离和体外培养的方法进行了综合阐述,对皮肤组织工程中的支架生物材料的研究进行了介绍。

天然水凝胶的改性研究及在组织工程中的应用

天然高分子因其生物相容性好、生物降解能力强等优点,被广泛应用于组织工程、生物医药等领域。但天然高分子材料的降解性等缺点限制了其在组织工程,特别是人类临床医学上的应用,天然高分子水凝胶的改性研究成为组织工程学的热点研究领域。文章主要概述了以透明质酸、海藻酸盐、羧甲基壳聚糖、胶原蛋白为基础的天然水凝胶的改性研究及改性后的新型水凝胶的初步生物学评价,以及对未来可能应用领域的探讨,并展望了此类水凝胶的发展方向。

组织工程材料上培养的雪旺氏细胞活性检测的显微分光光度和图像分析研究

利用研制的显微分光光度和图像分析系统,对在组织工程可降解材料上三维培养的雪旺氏细胞,从生长形态、细胞特定蛋白表达量、细胞分化率、细胞突触网化度和DNA的受损情况进行分析,多方面地分析了雪旺氏细胞的生命活性指标,建立和提供了生物材料相容性研究的一些分析方法和技术手段。

彗星系统定量检测柠檬醛损伤黄曲霉DNA的研究

理化因素致细胞DNA损伤 ,彗星测试提供了一个直观的方法。采用新型SCGE图象分析系统 (IMI1 0 ) ,将细胞显微分光光度分析与显微成像及图象分析结合 ,直接检测柠檬醛致黄曲霉核DNA损伤 ,与国际流行的SCGE图象分析系统相比 ,具有分析速度快、便于分析 ,同时具有中英文可切换界面和多格式输出打印特点。该系统使彗星试验的检测时间缩短 2 3 ,并提高了准确性 ,可实现对活细胞多种结构参数、细胞内分子与膜的变化状况同时进行长时间连续的动态瞬间监测 。