骨组织工程中传统与仿生支架结构设计的差异 被引量：2

1

作者 赵越 许燕 +4 位作者 周建平 张旭婧 陈宇彤 靳正阳 印治涛 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2025年第16期3458-3468,共11页

背景:多孔支架作为新骨生长的临时基质在骨修复过程中起着关键作用,其中多孔支架的结构设计是骨修复过程中的研究重点。目的:综述传统支架(规则、均匀的支架)和仿生支架(不规则、不均匀的支架)在骨组织工程研究领域的应用。方法:检索中... 背景:多孔支架作为新骨生长的临时基质在骨修复过程中起着关键作用,其中多孔支架的结构设计是骨修复过程中的研究重点。目的:综述传统支架(规则、均匀的支架)和仿生支架(不规则、不均匀的支架)在骨组织工程研究领域的应用。方法:检索中国知网(CNKI)、维普、万方、Web of Science、Science Direct、PubMed、EI等数据库,选取2008年1月至2024年3月发表的文献,中文检索词为“骨组织工程,仿生支架,骨小梁,传统支架,骨修复,三周期极小曲面”,英文检索词为“bone tissue engineering,bionic scaffolds,bone trabeculae,traditional scaffolds,bone repair,TPMS”。最终纳入81篇文献进行综述。结果与结论:骨支架的结构设计是实现骨修复和骨再生的关键,骨组织工程中的支架技术已取得显著进展。传统的规则多孔支架因简单的制造流程和良好的机械性能被广泛应用,然而这类支架往往缺乏生物活性,难以模拟自然骨组织的复杂微环境,限制了其在促进细胞增殖和骨再生方面的能力。相反,仿生支架通过模拟自然骨组织的结构特征,提供了更适宜的生理微环境,促进了成骨细胞的增殖、分化及新骨的形成,为骨缺损有效治疗提供了新的思路。尽管仿生支架在理论上具有巨大的潜力,但在实际应用中仍面临诸多挑战,支架的生物相容性、生物活性及长期稳定性等因素仍需通过临床试验进行进一步验证。 展开更多

关键词 骨组织工程 仿生支架 骨小梁 传统支架 骨修复 三周期极小曲面 拓扑优化 结构设计 单胞阵列

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抗纤维化与促“H”型血管核壳结构生物支架修复临界骨缺损

2

作者 李永航 李文铭 +5 位作者 严才平 王星宽 向超 张袁 蒋科 陈路 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2025年第16期3420-3431,共12页

背景:在骨组织愈合过程中,促进新生骨的血管化是加速骨组织修复的常用策略,然而骨缺损修复过程中过快的纤维化进程常常被忽略。目的:设计并制备一种具有调节新生骨痂内纤维化及血管化进程的核壳结构仿生支架,表征其物理学特征,验证其体... 背景:在骨组织愈合过程中,促进新生骨的血管化是加速骨组织修复的常用策略,然而骨缺损修复过程中过快的纤维化进程常常被忽略。目的:设计并制备一种具有调节新生骨痂内纤维化及血管化进程的核壳结构仿生支架,表征其物理学特征,验证其体内外抗纤维化与促成骨性能。方法:制备具有调节新生骨痂内纤维化及血管化进程的核壳结构仿生支架,外层壳结构由聚己内酯静电纺丝纳米纤维负载成纤维细胞活化蛋白抑制剂组成,内层核结构由甲基丙烯酸酐明胶水凝胶负载去铁胺组成,表征静电纺丝和水凝胶的物理学特征,利用活死染色与CCK-8实验验证材料的生物相容性。通过成纤维细胞体外实验分析支架壳结构的抗纤维化作用,通过MC3T3-E1细胞体外实验分析支架壳结构中成纤维细胞活化蛋白抑制剂的促成骨作用,通过人脐静脉内皮细胞分析支架核结构中去铁胺的促血管形成作用。通过大鼠临界骨缺损实验评估核壳结构仿生支架的骨修复作用。结果与结论:①核壳结构仿生支架具有良好的生物相容性,静电纺丝技术制备的聚己内酯电纺纤维具有疏水性,在物理层面上有效阻隔外源性纤维组织长入,电纺纤维膜在2周内可有效释放抗纤维化药物成纤维细胞活化蛋白抑制剂,释放的抗纤维化药物可以抑制骨缺损周围成纤维细胞的生长、黏附,有效降低成纤维相关蛋白的表达,同时可促进MC3T3-E1细胞成骨蛋白的表达,加快其矿化速度;支架核结构中的去铁胺可促进人脐静脉内皮细胞的迁移、成管能力,并促进其强烈表达“H”血管特征性蛋白。②在SD大鼠的股骨制造临界骨缺损模型中,相较于聚己内酯膜,核壳结构仿生支架实现了骨缺损的有效修复。③结果表明,核壳结构仿生支架在预防骨痂过度纤维化的同时促进新生骨痂内“H”血管形成,能有效避免骨不连的发生,加速临界骨缺损修复进程。 展开更多

关键词 临界骨缺损 核壳结构仿生支架 静电纺丝 聚己内酯 水凝胶 抗纤维化 “H”型血管

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基于多目标优化方法的Voronoi仿生多孔支架设计

3

作者 田素静 宫赫 +2 位作者 张翔 高甲子 周立明 《医用生物力学》 北大核心 2025年第3期646-655,共10页

目的 提出一种基于多目标优化的适用于不同骨缺损程度的Voronoi仿生多孔支架设计方法。方法 首先研究支架设计参数对力学和生物学性能的影响。然后建立支架设计参数分别与支架性能指标(比表面积、弹性模量、屈服强度和渗透率)的响应面... 目的 提出一种基于多目标优化的适用于不同骨缺损程度的Voronoi仿生多孔支架设计方法。方法 首先研究支架设计参数对力学和生物学性能的影响。然后建立支架设计参数分别与支架性能指标(比表面积、弹性模量、屈服强度和渗透率)的响应面模型。最后以边长15 mm立方体支架为例(假设骨缺损尺寸为边长15 mm立方体),将骨组织弹性模量和渗透率范围作为性能约束,通过非支配遗传算法-Ⅱ对支架进行多目标优化。结果 Voronoi支架的各向异性程度受种子点数的影响,而支架尺寸和缩放因子均只影响其杆径和杆长;通过本研究的设计方法,可针对特定缺损尺寸,设计出同时满足力学和生物学性能的最优支架。此外,通过调整屈服强度权重因子来改变乌托邦点,能够满足不同强度需求下的最优支架设计。结论 提出了一种基于多目标优化的Voronoi多孔支架设计方法,可适用于不同程度的骨缺损,为骨组织工程支架的个性化设计提供新的思路。 展开更多

关键词 Voronoi仿生多孔支架 骨缺损 力学性能 渗透性能 多目标优化

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3D打印关节软骨支架研究新进展 被引量：4

4

作者 晏紫 利时雨 +3 位作者 王艺霖 吴耀彬 李严兵 黄文华 《中国临床解剖学杂志》 CSCD 北大核心 2024年第3期341-346,共6页

软骨是由软骨细胞与细胞外基质组成的结缔组织,其细胞终末分化程度高,难以自行再生。退行性骨关节炎是老年人致残的主要原因,临床治疗方案分为药物治疗和软骨损伤修复术。药物治疗适用于轻症患者,有改善症状与改善结构延缓发展两种药物... 软骨是由软骨细胞与细胞外基质组成的结缔组织,其细胞终末分化程度高,难以自行再生。退行性骨关节炎是老年人致残的主要原因,临床治疗方案分为药物治疗和软骨损伤修复术。药物治疗适用于轻症患者,有改善症状与改善结构延缓发展两种药物;前者是以NSAIDs为代表的消炎止痛药物,后者包括硫酸氨基葡萄糖,硫酸软骨素及双醋瑞因等。药物治疗无效的患者可考虑手术治疗,软骨损伤修复技术包括:骨髓刺激技术、全膝关节置换术、自体或异体软骨移植术以及尚处于研究阶段的软骨细胞移植技术。 展开更多

关键词 3D打印 仿生支架 生物材料 软骨组织工程 关节软骨

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皮肤组织工程支架材料 被引量：5

5

作者 曹成波 王一兵 +1 位作者 沈翔 王勇 《中国生物工程杂志》 CAS CSCD 北大核心 2005年第10期58-62,共5页

皮肤组织工程支架材料为种子细胞提供生长和代谢的环境,是人工皮肤研究中的重要内容,可按来源分为合成支架材料和天然支架材料。近几年的研究重点是:前者通过表面仿生技术增强其对细胞的黏附性;后者通过物理或化学方法提高其力学性能和... 皮肤组织工程支架材料为种子细胞提供生长和代谢的环境,是人工皮肤研究中的重要内容,可按来源分为合成支架材料和天然支架材料。近几年的研究重点是:前者通过表面仿生技术增强其对细胞的黏附性;后者通过物理或化学方法提高其力学性能和渗透性等。今后应重点研究以下内容:深入研究合成支架材料的表面改性,进一步提高其引导细胞行为的功能,促进材料对细胞的黏附;进一步提高天然支架材料的微观渗透性和生物活性,促进毛细血管的长入;制备结构仿生支架材料及高活性复合支架材料。 展开更多

关键词 皮肤组织工程 支架材料 种子细胞 毛细血管 微观渗透性 生物活性

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仿生骨支架微观孔结构的构建与评价 被引量：21

6

作者 尤飞 姚远 胡庆夕 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期138-144,共7页

在分析人体骨微观孔结构和影响支架性能因素的基础上,提出仿生骨支架微观孔结构的构建与评价方法。基于多约束背包问题模型的结构,以椭球体作为构建微观孔结构负模型的单元体,利用混合遗传算法求解微观孔结构的负模型;并将孔隙率和连通... 在分析人体骨微观孔结构和影响支架性能因素的基础上,提出仿生骨支架微观孔结构的构建与评价方法。基于多约束背包问题模型的结构,以椭球体作为构建微观孔结构负模型的单元体,利用混合遗传算法求解微观孔结构的负模型;并将孔隙率和连通性作为约束条件,以保证仿生骨支架具有生物活性。通过不含微观孔的支架模型与负模型之间的布尔运算,构建含有微观孔结构的仿生骨支架模型。以支架的孔隙率、孔间的连通性、孔分布的均匀性、孔道的扭曲度和支架的比表面积作为评价指标,建立仿生骨支架微观孔结构的评价体系。基于支架微观孔结构的负模型,提出支架的孔隙率、连通性、均匀性、扭曲度和比表面积的计算方法,以实现对仿生骨支架微观孔结构的评价与优化。通过上述方法构建的仿生骨支架具有良好的生物活性、较好的力学性能以及均衡的降解速度。 展开更多

关键词 仿生骨支架 背包问题模型 微观孔结构 孔隙率 连通性

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3-D打印胶原蛋白-硫酸肝素仿生脊髓支架的研究 被引量：10

7

作者 张仁坤 涂悦 +5 位作者 赵明亮 陈翀 梁海乾 王景景 张赛 李晓红 《中国修复重建外科杂志》 CAS CSCD 北大核心 2015年第8期1022-1027,共6页

目的利用3-D生物打印机制备胶原蛋白-硫酸肝素仿生脊髓支架,为组织工程化治疗脊髓损伤提供细胞载体。方法制备硫酸肝素-胶原蛋白水凝胶,采用3-D打印仿生脊髓支架,扫描电镜观察其结构,排水法计算孔隙率,体外降解实验测量支架p H值和质量... 目的利用3-D生物打印机制备胶原蛋白-硫酸肝素仿生脊髓支架,为组织工程化治疗脊髓损伤提供细胞载体。方法制备硫酸肝素-胶原蛋白水凝胶,采用3-D打印仿生脊髓支架,扫描电镜观察其结构,排水法计算孔隙率,体外降解实验测量支架p H值和质量变化。取孕14 d SD大鼠的胎鼠脑皮质分离培养神经干细胞(neural stem cells,NSCs),实验分为2组,A组取仿生脊髓支架体外与NSCs共培养,B组直接将细胞悬液接种于预涂左旋多聚赖氨酸的24孔培养板上。采用光镜和扫描电镜观察细胞黏附与形态变化,MTT检测细胞活力,免疫荧光染色鉴定NSCs的分化情况。结果 3-D打印机成功制备出胶原蛋白-硫酸肝素仿生脊髓支架,扫描电镜显示内部具有纵行排列、平行的微孔结构,孔隙率为90.25%±2.15%;体外降解实验中,支架p H值未发生明显变化,8周左右支架降解完全,符合组织工程支架要求。MTT检测示两组培养1、3、7 d吸光度(A)值比较差异均无统计学意义(P>0.05);光镜观察两组均可见大量神经球分化,神经纤维交织成网状;培养7 d A组扫描电镜观察示细胞黏附于支架上,大量细胞伸出轴突,并且有神经球形成;免疫荧光染色示,两组均可分化为神经元和胶质细胞,定量分析显示A、B组分化率分别为29.60%±2.68%和10.90%±2.13%,差异有统计学意义(t=17.30,P=0.01)。结论 3-D打印的胶原蛋白-硫酸肝素仿生脊髓支架具有良好的生物相容性,能促进NSCs增殖和分化,作为神经组织工程支架具有良好的研究和应用前景。 展开更多

关键词 仿生脊髓支架 3-D打印 神经干细胞 生物相容性

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基于分形理论的人体骨微观结构仿生设计 被引量：8

8

作者 陈作炳 饶嵩 +1 位作者 李世普 阎玉华 《武汉理工大学学报》 CAS CSCD 2004年第4期49-51,共3页

利用分形理论对人体骨微观结构进行了分形特性描述 ,根据分形维构造符合人体要求的微孔结构 ,利用快速成型制造技术 ,从仿生学的角度提出了一种新的人体骨微观结构三维建模设计方法。

关键词 人体骨 微观结构 分形 仿生设计

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立体空心血管网水凝胶支架的3D打印工艺研究 被引量：15

9

作者 毛伟 连芩 +1 位作者 李涤尘 贾书海 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期180-186,共7页

搭建同轴喷头打印系统,研究氯化铁溶液对由同轴针头打印出的藻酸盐水凝胶空心圆管的机械强度和成型结构的影响,建立3D打印优化工艺。将质量分数为2%~4%的海藻酸钠和质量分数为4%的氯化钙通过同轴针头打印出空心圆管。将质量分数为0.25%... 搭建同轴喷头打印系统,研究氯化铁溶液对由同轴针头打印出的藻酸盐水凝胶空心圆管的机械强度和成型结构的影响,建立3D打印优化工艺。将质量分数为2%~4%的海藻酸钠和质量分数为4%的氯化钙通过同轴针头打印出空心圆管。将质量分数为0.25%的雾化氯化铁溶液与空心圆管反应得到有氯化铁反应的空心圆管,力学试验发现经过与0.25%氯化铁反应的空心圆管的弹性模量(0.4677 MPa±0.279 MPa(2%海藻酸钠),2.0153 MPa±0.221 MPa(3%海藻酸钠),11.684 MPa±0.332 MPa(4%海藻酸钠))是无氯化铁溶液反应的空心圆管的弹性模量的5.4倍(2%),14.2倍(3%)和43.3倍(4%),其力学强度大大增强。机械强度增强的空心圆管完成了立体网络结构和螺旋结构的复杂类血管网,通过水凝胶溶液将其封装形成生物支架。灌流实验和细胞毒性试验表明该支架具有良好的生物相容性,可有效运输和灌注细胞培养液,满足了组织工程中制造大块软组织的工程化需求。 展开更多

关键词 三维打印 仿生设计 生物支架 空心圆管 海藻酸钠 氯化铁

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仿生支架微孔结构CAD设计方法 被引量：2

10

作者 吴懋亮 刘廷章 石钢生 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2006年第11期1285-1287,共3页

采用CAD软件设计是一种简单易行的获得具有内部微孔结构的仿生支架模型的方法,该方法通过CAD软件设计单元模型,然后将单元结构在空间排列构造作为负型的内部微孔结构,最后将负型结构与仿生支架外部模型进行布尔减运算,得到既保证外部轮... 采用CAD软件设计是一种简单易行的获得具有内部微孔结构的仿生支架模型的方法,该方法通过CAD软件设计单元模型,然后将单元结构在空间排列构造作为负型的内部微孔结构,最后将负型结构与仿生支架外部模型进行布尔减运算,得到既保证外部轮廓特征同时包含内部微孔的仿生支架CAD模型。球形和正十二面体结构是两种常用单元形式,通过调整单元参数可以控制仿生支架内部微孔大小、形状及空间排列方式,最终实现提高仿生支架的孔隙率和内部微孔的导通性的目的。 展开更多

关键词 组织工程 仿生支架 微孔 CAD

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3D支架载尿液细胞来源IPSCs-NSCs移植对急性脊髓损伤大鼠的修复作用观察 被引量：1

11

作者 李长明 邵荣学 +3 位作者 邓小梅 赵士杰 王拓 全仁夫 《山东医药》 CAS 2020年第35期17-21,共5页

目的将尿液细胞来源重编程诱导性多能干细胞(IPSCs)分化为神经干细胞(NSCs),与3D打印脊髓支架(简称3D支架)共培养后观察其对急性脊髓损伤(SCI)大鼠的修复作用。方法将尿液细胞来源IPSCs分化为NSCs,免疫荧光检测结果显示IPSCs-NSCs中的... 目的将尿液细胞来源重编程诱导性多能干细胞(IPSCs)分化为神经干细胞(NSCs),与3D打印脊髓支架(简称3D支架)共培养后观察其对急性脊髓损伤(SCI)大鼠的修复作用。方法将尿液细胞来源IPSCs分化为NSCs,免疫荧光检测结果显示IPSCs-NSCs中的胶质纤维酸性蛋白(GFAP)和微管蛋白(β-tubulinⅢ)阳性表达,证实细胞分化能力良好。提取新生SD大鼠海马组织,制备Hd-NSCs并进行鉴定。制备3D支架,电镜显示内部呈三维立体疏松多孔结构。选择成年雄性SD大鼠56只,随机分为4组各14只,均建立SCI模型。建模1周后,IPSCs-NSCs组植入载IPSCs-NSCs的3D支架,Hd-NSCs组植入载Hd-NSCs的3D支架,模型组植入DMEM培养液0.2 mL,支架模型组植入载DMEM培养液的3D支架。比较各组术后2~8周开放领域运动测试(BBB)评分,术后8周Tarlov、Rivlin评分及运动、感觉诱发电位;术后8周处死,HE染色观察受损节段脊髓组织病理改变。结果IPSCs-NSCs组、Hd-NSCs组术后2~8周BBB评分及术后8周Tarlov评分、Rivlin评分、运动和感觉诱发电位振幅均高于模型组、支架模型组,术后8周运动和感觉诱发电位潜伏期均短于模型组、支架模型组(P均<0.05);IPSCs-NSCs组、Hd-NSCs组上述指标比较差异均无统计学意义(P均>0.05)。结论3D支架载尿液细胞来源重编程IPSCs-NSCs移植可改善急性SCI大鼠的运动及感觉功能、促进损伤处的脊神经纤维生长,其效果与海马来源的NSCs相当。 展开更多

关键词 脊髓损伤 神经干细胞 3D打印 脊髓支架 尿液 大鼠

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微环境对细胞的影响以及仿生学在组织工程支架中的应用 被引量：3

12

作者 张志强 黄向华 赵林远 《中国生物工程杂志》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期101-109,共9页

微环境影响着细胞的增殖、迁移、分化以及细胞功能,细胞微环境影响细胞命运的因素包括细胞之间相互作用、细胞与细胞外基质相互作用、可溶性信号分子以及缺氧和营养对细胞的影响。组织工程支架的制备就是要利用仿生学原理最大程度模拟... 微环境影响着细胞的增殖、迁移、分化以及细胞功能,细胞微环境影响细胞命运的因素包括细胞之间相互作用、细胞与细胞外基质相互作用、可溶性信号分子以及缺氧和营养对细胞的影响。组织工程支架的制备就是要利用仿生学原理最大程度模拟细胞微环境,从而应用于细胞行为研究以及临床治疗。全面了解细胞微环境对细胞的影响因素是制备组织工程支架的重要条件,而组织工程支架的研究也进一步推动了细胞微环境对细胞影响的认识。组织工程支架研究在组织工程研究中仍具有广阔前景,新的制备工艺也在组织工程支架研究中发挥着巨大推动作用。 展开更多

关键词 微环境 细胞 仿生学 组织工程支架

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仿生支架力学性能测试与分析 被引量：1

13

作者 吴懋亮 史振升 朱东波 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第S2期21-24,共4页

仿生支架可以采用CAD建模方法设计内部结构,并采用快速成形加工制备仿生支架实体。仿生支架必须保证其结构形状和力学性能,其中力学性能与内部单元的排列方式和尺寸有关,通常采用的排列方式包括0/90°排列方式、0/60°/120°... 仿生支架可以采用CAD建模方法设计内部结构,并采用快速成形加工制备仿生支架实体。仿生支架必须保证其结构形状和力学性能,其中力学性能与内部单元的排列方式和尺寸有关,通常采用的排列方式包括0/90°排列方式、0/60°/120°排列方式及两两相交排列。通过力学试验证明:增大内部单元尺寸可以提高力学性能;在不同的排列方式中,0/90°排列方式的仿生支架具有较高的抗压性能,同时,承受压力的方向同样影响仿生支架的力学性能,在X方向和Y方向,仿生支架具有较高的压力承受能力;在支架受到外界压力作用时,支架的应力一应变不是均匀变化的,而是由4个不同的阶段构成。 展开更多

关键词 仿生支架 微孔结构 力学性能 建模

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纳米β-磷酸三钙-胶原/硫酸软骨素支架复合材料的制备与表征 被引量：1

14

作者 薛媛 但年华 但卫华 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期881-889,共9页

根据仿生学原理,以纳米β-磷酸三钙颗粒(nanoβ-TCP)、胶原(Col)与硫酸软骨素(CS)为原材料通过热脱氢交联(DHT)-碳化二亚胺(EDC)复合改性制备了纳米β-磷酸三钙-胶原/硫酸软骨素(nanoβ-TCP-Col/CS)支架复合材料,利用XRD和AFM分析nanoβ... 根据仿生学原理,以纳米β-磷酸三钙颗粒(nanoβ-TCP)、胶原(Col)与硫酸软骨素(CS)为原材料通过热脱氢交联(DHT)-碳化二亚胺(EDC)复合改性制备了纳米β-磷酸三钙-胶原/硫酸软骨素(nanoβ-TCP-Col/CS)支架复合材料,利用XRD和AFM分析nanoβ-TCP-Col/CS支架复合材料的微观结构,并进一步采用SEM、XPS、TG和在模拟体液(SBF)中的矿化与降解实验等分析手段对nanoβ-TCP-Col/CS支架复合材料的结构与性能进行表征。结果表明:所用β-TCP晶体的平均尺寸为41.3nm,属纳米级;nanoβ-TCP-Col/CS支架复合材料中nanoβ-TCP与Col、CS之间具有较强的相互作用;nanoβ-TCP-Col/CS复合材料具有较高的稳定性、一定的矿化生物活性以及适宜的生物降解性,是一种潜在的口腔修复材料。 展开更多

关键词 仿生 纳米结构 支架复合材料 Β-磷酸三钙 胶原

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3D打印支架联合iPSCs-NSCs对大鼠脊髓损伤后神经细胞凋亡及运动功能的影响 被引量：2

15

作者 李长明 邓小梅 +1 位作者 周化腾 全仁夫 《浙江中西医结合杂志》 2021年第6期504-508,514,共6页

目的探讨3D打印支架载重编程诱导性多能干细胞(iPSCs)-神经干细胞(NSCs)移植对大鼠脊髓损伤的作用机制。方法制备3D脊髓支架,将人尿液细胞来源iPSCs分化为NSCs,选择成年雄性SD大鼠42只,按随机数字表法分为假手术组、模型组、iPSCs-NSCs... 目的探讨3D打印支架载重编程诱导性多能干细胞(iPSCs)-神经干细胞(NSCs)移植对大鼠脊髓损伤的作用机制。方法制备3D脊髓支架,将人尿液细胞来源iPSCs分化为NSCs,选择成年雄性SD大鼠42只,按随机数字表法分为假手术组、模型组、iPSCs-NSCs组,每组14只。采用改良Allen’s重物打击法制作脊髓损伤大鼠模型,1周后假手术组不做处理,模型组植入DMEM培养液0.2mL,i PSCs-NSCs组植入载iPSCs-NSCs的2~3mm支架预处理。于实验干预后1、3、7、14、28天采用BBB评分评估大鼠运动能力,28天后处死大鼠,苏木精-伊红(HE)染色观察伤段脊髓组织改变;免疫组化与RT-PCR检测脊髓组织中Bax、Bcl-2、Caspase-3的表达。结果(1)BBB评分:术后7、14、28天iPSCs-NSCs组与模型组下肢功能均有恢复(P<0.05),且iPSCs-NSCs组较模型组恢复更明显[(3.76±0.65)分比(2.22±0.46)分,(7.02±0.68)分比(4.41±0.42)分,(11.72±0.81)分比(7.52±0.53)分,P<0.05]。(2)HE染色:假手术组脊神经生长良好;模型组脊神经受损,组织水肿,细胞稀疏,细胞之间的间隙增大;iPSCs-NSCs组细胞生长较模型组紧密,各组织生长间隙缩小,空泡减小,组织水肿消失。(3)免疫组化检测:iPSCs-NSCs组Bcl-2阳性细胞的表达较模型组增加[(0.32±0.02)个/mm^(2)比(0.14±0.01)个/mm^(2),P<0.05],Bax阳性细胞的表达较模型组减少[(0.08±0.00)个/mm^(2)比(0.23±0.02)个/mm^(2),P<0.05];(4)RT-PCR检测:iPSCs-NSCs组Caspase-3 mRNA表达较模型组减少[(0.96±0.07)比(1.33±0.03),P<0.05]。结论3D打印支架联合iPSCs-NSCs移植可以显著改善脊髓损伤引起的运动功能下降,其机制可能与上调Bcl-2表达及下调Bax、Caspase-3表达,降低脊髓神经元细胞凋亡相关。 展开更多

关键词 大鼠 脊髓损伤 诱导性多能干细胞 神经干细胞 仿生支架 神经元细胞凋亡

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基于知识库的骨支架可控分形设计 被引量：3

16

作者 汪焰恩 王月波 +3 位作者 杨明明 潘飞龙 李欣培 魏生民 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期779-784,共6页

骨支架微观结构知识表达的欠缺,制约了可靠的人工骨支架仿生设计的科学依据和准则,间接影响骨支架仿生制造的研究和进展。基于Hausdorff分形几何理论,按照分形维数建立骨骼微孔形态分形维数知识规则,并根据分`形维数与孔隙率关系模型建... 骨支架微观结构知识表达的欠缺,制约了可靠的人工骨支架仿生设计的科学依据和准则,间接影响骨支架仿生制造的研究和进展。基于Hausdorff分形几何理论,按照分形维数建立骨骼微孔形态分形维数知识规则,并根据分`形维数与孔隙率关系模型建立了二维平面骨支架孔隙率知识规则。系统地建立了从骨骼微观形态到人体骨微孔支架仿生设计的知识库设计方法。在分形维数与孔隙率双耦合因素作用下系统分析了孔隙率、孔填充数量与孔分形维数之间的关系,并分析和研究了微孔的分形维数和数量对填充之后的二维结构图的分形维数和孔隙率的影响。结果表明基于知识库的人工骨支架可控分形理论可以根据个体差异仿生设计骨支架微观结构特征,能够有效地为仿生制造提供驱动模型。 展开更多

关键词 人工骨支架 分形维数 微观结构 孔隙率

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快速成形技术在仿生支架制造中的应用 被引量：1

17

作者 吴懋亮 刘廷章 +1 位作者 方明伦 胡庆夕 《机械与电子》 2004年第9期68-71,共4页

快速成形方法有很多种,包括立体光刻法/微立体光刻技术、分层实体法、选择性激光烧结法、熔融沉积法和三维打印法,不同的快速成形方法具有不同的特点,在加工仿生支架过程中,它们采用不同的成形材料、成形工艺以及后处理。文中介绍了不... 快速成形方法有很多种,包括立体光刻法/微立体光刻技术、分层实体法、选择性激光烧结法、熔融沉积法和三维打印法,不同的快速成形方法具有不同的特点,在加工仿生支架过程中,它们采用不同的成形材料、成形工艺以及后处理。文中介绍了不同快速成形方法制作仿生支架的工艺过程,并比较了它们的优点和缺点。 展开更多

关键词 组织工程 快速成形 仿生支架

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立体编织构造的仿生微结构及对骨修复的促进作用 被引量：1

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作者 连芩 李涤尘 +2 位作者 张永睿 许宋峰 王臻 《北京生物医学工程》 2006年第2期168-173,共6页

本文提出应用立体编织技术和快速成形技术分别制造支架内部结构的负型模具和外形结构的支撑模具,将多种生物材料和生长因子装配制备可降解生物仿生骨支架。设计25mm犬桡骨缺损修复实验,研究材料相同时,构造结构的支架(试验组)和均匀混... 本文提出应用立体编织技术和快速成形技术分别制造支架内部结构的负型模具和外形结构的支撑模具,将多种生物材料和生长因子装配制备可降解生物仿生骨支架。设计25mm犬桡骨缺损修复实验,研究材料相同时,构造结构的支架(试验组)和均匀混合材料的支架(对照组)对骨修复的作用。结果显示两种支架均具有良好的生物相容性、骨传导和骨诱导作用。构造结构的支架明显促进新骨形成,材料内外同时降解,并引导新生组织首先在设计管道内成骨。分析认为该方法在复合多种材料时不需要高温烧结,不产热、可塑性极好,不改变材料和生长因子的性质,连通的管道保证了短时间内不同的生物材料对新骨形成作用同时存在,相互促进。 展开更多

关键词 人工骨支 架仿生微结构 立体编织 快速成型 成骨

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关节骨软骨仿生支架浸提液对种子细胞生物学特性的影响

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作者 刘伟 王晨昱 +4 位作者 常旭东 欧阳成伟 董燕 戴刚 李敏 《兰州大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期838-845,共8页

为了观测自制胶原涂层羟基磷灰石纳米晶/聚磷酸钙纤维/L-聚乳酸基含“界层结构”仿生一体化关节骨软骨复合组织工程支架材料对种子细胞增殖活性及相关分化功能的影响,采用CCK-8、流式细胞仪检测及体外分化诱导培养,分别检测新型支架材... 为了观测自制胶原涂层羟基磷灰石纳米晶/聚磷酸钙纤维/L-聚乳酸基含“界层结构”仿生一体化关节骨软骨复合组织工程支架材料对种子细胞增殖活性及相关分化功能的影响,采用CCK-8、流式细胞仪检测及体外分化诱导培养,分别检测新型支架材料浸提液对人骨髓间充质干细胞(hBMSCs)及人脐带间充质干细胞(hUCMSCs)的增殖活性、凋亡及成骨、成软骨分化能力的影响;通过实时荧光定量PCR和Western blot检测细胞成骨及成软骨分化诱导后ALP、Osterix、Runx2、COL1A1及COL2A1的mRNA和蛋白表达水平.结果显示,新型支架材料浸提液对hBMSCs及hUCMSCs的增殖活性及凋亡均无显著影响;体外分化诱导后均可呈现成骨及成软骨分化表型,5种基因的mRNA和蛋白表达均显著上调;支架材料浸提液处理后,其成骨及成软骨分化能力更明显,5种基因的mRNA和蛋白表达上调更显著.提示自制新型仿生一体化支架材料可保持hBMSCs及hUCMSCs种子细胞良好的增殖活性及成骨、成软骨分化功能. 展开更多

关键词 复合组织工程 关节软骨 仿生支架材料 人间充质干细胞 增殖分化

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组织工程支架材料研究进展及发展趋势 被引量：8

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作者 黄明华 陈庆华 +1 位作者 刘美红 李自良 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第F11期365-368,共4页

对生物支架材料的基本要求、分类、研究现状及前沿动态作了较全面系统的概述,对组织工程支架材料目前存的问题、研究的重点和热点做了归纳分析,并对其发展趋势进行了展望,预测组织工程支架材料将向分子设计、仿生设计、纳米化、应用基... 对生物支架材料的基本要求、分类、研究现状及前沿动态作了较全面系统的概述,对组织工程支架材料目前存的问题、研究的重点和热点做了归纳分析,并对其发展趋势进行了展望,预测组织工程支架材料将向分子设计、仿生设计、纳米化、应用基因技术及细胞分化技术等方向发展。 展开更多

关键词 支架材料 表面修饰 细胞外基质 仿生材料 细胞识别信号

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