小口径组织工程血管基质材料的生物学和力学评价

目的研制一种具备正常血管的生理结构和良好的生物相容性,而且具有血管力学特性的小口径组织工程血管基质材料,并按医用输血材料的力学及生物学国家标准评价。方法以去细胞生物衍生材料作为基质,按照国家标准对其进行力学和生物学评价。结果血管的轴向、径向拉伸应力分别为23.14 N和36.79 N,均大于标准规定的7.5 N;拉伸率分别为95.19%和80.24%,大于标准规定的20%。血管的缝合强度为13.71 N,不小于0.5 N,血管符合力学规定。生物学检测主要用血管或其浸提液检测血管的pH值在对照去离子水pH(7.52±1.5)范围内、溶血率1.397 2%,小于5%、全血凝固时间比对照长50%、对细胞毒性为0级,皮内注射无刺激。结论血管基质材料具有良好的力学及生物学性能,它将在小口径血管替代治疗中起重要作用。     

生物血管主要组织相容性复合体抗原表达及内皮化的实验研究

为了解胰蛋白酶处理前后版纳微型猪近交系血管的主要组织相容性复合体 (Major histocom patibilitycomplex,MHC)表达及去细胞后重新内皮化情况 ,为异种移植及猪血管用于血管组织工程提供资料 ,取猪颈动脉 ,胰蛋白酶预处理猪血管前后 Western Blot法检测 MHC抗原表达 ,在自行设计制作的新型动力性生物反应器中 ,用原代培养的内皮细胞种植在去细胞血管基质材料表面 ,扫描电镜检测内皮化效果。结果表明 ,胰蛋白酶预处理血管后 ,未见 MHC抗原表达 ,扫描电镜可见血管腔内皮细胞形态正常 ,沿血管长轴分布 ,提示经胰蛋白酶预处理的猪血管 MHC抗原大大降低 ,人内皮细胞能成功内皮化 ,可望构建实用的组织工程血管     

生物衍生组织工程骨支架材料的制备及理化特性

我们用物理化学方法处理自制的天然生物衍生骨支架材料 ,测试其理化性质及力学强度 ,为骨组织工程研究提供可供选择的支架材料。将猪肋骨进行一系列理化处理 ,制成完全脱蛋白骨 (FDB)、部分脱蛋白骨(PDPB)、部分脱钙骨 (PDCB)三种材料 ,用扫描电镜观察其形貌特征 ,用 X射线衍射分析、X射线能量散射分析材料成份 ,用微量凯氏定氮法测定蛋白质含量 ,并对材料的力学性能进行分析测定。结果发现 ,FDB、PDPB、PDCB三种材料皆保持原骨组织的天然网状孔隙系统。其钙 /磷比值依次为 1.81、1.74和 1.5 0。三种材料的蛋白质含量为0 .0 1%± 0 .0 2 % ,2 2 .41%± 0 .83%和 35 .75 %± 2 .2 1% ,力学强度大小为 :PDCB>PDPB>FDB。可见 ,用不同理化方法处理制得的三种生物衍生骨材料皆保存原骨组织的天然网状孔隙系统 ,所含有机及无机成分含量不同 ,力学性能亦有差异 ,尚需要进一步验证其细胞相容性和组织相容性。     

天然及合成尿道重建支架材料的生物相容性及力学性能

背景：目前应用何种尿道组织工程修复重建支架材料更为合适的争论仍不断出现,其生物相容性及力学特性的评估也鲜见报道。 目的：评估应用于尿道修复重建多种生物材料的力学特性及生物相容性。 方法：脱细胞法制备小肠黏膜下层组织、膀胱脱细胞基质以及脱细胞尿道海绵体基质,同时编织法制备聚乙醇酸支架。单轴拉伸测试测定各类支架生物力学特性,光镜及扫描电镜测定支架表面孔径大小。线粒体代谢活性MTT法检测各种生物材料的细胞毒性。所有支架表面接种海绵体平滑肌细胞,体外培养14 d后进一步评估细胞渗透情况。 结果与结论：生物力学评估显示脱细胞尿道海绵体基质在弹性模量以及断裂强度方面的检测结果明显优于其余材料(P < 0.05)。MTT结果显示所有支架材料均支持正常的细胞生长代谢,并未发现存在明显的细胞毒性。聚乙醇酸在扫描电镜中显示出最大的孔径(> 200 μm),同时脱细胞尿道海绵体基质的尿道面(< 5 μm)和海绵体面(>10 μm)观察到明显不同的孔径大小。细胞接种14 d后聚乙醇酸材料的内部可见种子细胞的广泛分布,在膀胱脱细胞基质以及脱细胞尿道海绵体基质的尿道面未发现有明显的细胞渗透迹象,而小肠黏膜下层组织和脱细胞尿道海绵体基质的海绵体面观察到明显的细胞渗透生长表现。提示所有支架材料显示出良好的生物相容性,同时在力学特性方面也与正常尿道组织相仿,但脱细胞尿道海绵体基质在力学和组织学的诸多参数上具有一定的优越性。     

动物血管脱细胞方法及细胞外基质材料评价研究

采用独立设计的反复冻融方法,去除兔颈总动脉中的血管细胞,对所获得的细胞外基质进行组织、生化、力学等分析。在分离兔颈总动脉后,首先用低渗缓冲液处理,然后经低温反复冻融,最后用非离子型去污剂处理。所得的支架行组织染色和扫描电镜分析,显示基质的微观结构;荧光染色和基因组DNAPCR分析,检测细胞DNA残留;分别行羟脯氨酸定量分析和轴向拉伸强度分析,检测胶原蛋白和血管生物力学性能的变化;支架没有明显的细胞毒性,溶血率低于医用材料的标准;支架随时间缓慢降解。种植兔的骨髓干细胞,研究细胞在支架上的粘附生长能力。应用本方法能彻底去除血管细胞,没有细胞碎片和DNA的残留,并保留了较完整的细胞外基质和力学性能,具有开放的大孔径结构,细胞生物相容性好,是一种理想的组织工程血管支架材料。     

组织工程血管支架材料的研究与进展

BACKGROUND: Tissue-engineered vascular scaffold materials have been developed from pure natural materials to degradable composite materials and nano polymer materials, and the preparation method has also been developed from the manual technology to the rapid proto-typing technology. OBJECTIVE: To clarify the advantages and disadvantages, application and research hotspots of different tissue-engineered vascular scaffold materials, and to find a suitable scaffold material for clinical treatment. METHODS: The first author retrieved databases of PubMed, CNKI and CqVip for relevant articles about tissue-engineered vascular scaffolds published from 1985 to 2015. The key words were “tissue engineering, tissue engineered, blood vessel, vascular, scaffold” in English and Chinese, respectively. In accordance with the inclusion and exclusion criteria, 36 articles were reviewed. RESULTS AND CONCLUSION: Non-degradable materials are mainly used to construct large diameter  tissue-engineered blood vessels. Natural biomaterials have good biocompatibility, which can provide necessary signals for cells and promote cell attachment and retain cell differentiation ability. Degradable polymer composite materials have good biocompatibility, whose mechanical properties, degradation rate and microstructure can be controlled, and they can be mass-produced according to the design requirements. The composite materials inheriting the advantages of natural biomaterials and synthetic polymer materials have become the most ideal scaffold materials and will be a research focus in the future.     

生物医用钛合金材料的生物及力学相容性

背景：保证生物材料优良的生物及力学相容性是研制开发外科植入物及矫形器械产品的关键,但目前对其研究缺乏系统性和统一性认识。 目的：初步分析生物医用钛合金材料生物及力学相容性的概念、内涵,指导医疗器械产品的选型设计与应用。 方法：应用计算机检索PubMed、Elsiver、Springerlink、CNKI及维普等数据库1995至2012年相关文献,围绕“生物及力学相容性”主题词,探讨合金成分、显微组织及相变控制和材料表面状态优化等因素对钛合金材料生物及力学相容性的影响规律。 结果与结论：生物及力学相容性是一个综合评价概念。进行医用钛合金材料选型设计时,首先要求合金中的组成元素无不良反应,并保证其与组织、血液及免疫和全身反应的安全性,同时要求所添加元素对钛合金的机械性能等其他性能不良影响最小。钛合金中常见的合金化元素主要包括α相稳定元素、β相稳定元素和中性元素3类。要使生物医用钛合金植入材料获得优良的生物及力学相容性,对材料内部显微组织和相变进行控制,以及开展材料表面状态改性优化也至关重要。但不能单纯追求一种钛合金的低模量或高强度等某一单项力学指标与人体骨组织接近或匹配而简单判定其生物力学相容性的优劣。     

新型脱细胞半月板细胞外基质的制备及其生物相容性的研究

目的探索新型脱细胞半月板细胞外基质(d MECM)的制备方法,并对其细胞相容性进行研究。方法无菌条件下收集新鲜的猪半月板组织,切碎,采用湿法粉碎、差速离心的方法制备dM ECM生物材料。通过天狼猩红、甲苯胺蓝染色方法分别比较天然半月板与dM ECM中胶原以及糖胺聚糖含量的区别;采用Hoechst 33258荧光染色法观察脱细胞后dM ECM中DNA残留情况。将P3代的兔内侧半月板细胞种植在铺有dM ECM的盖玻片上,体外培养7 d后行扫描电镜检测其细胞相容性。结果本实验制备的dM ECM天狼猩红、甲苯胺蓝染色均呈阳性,并且与天然半月板染色类似;dM ECM行Hoechst33258染色呈阴性;扫描电镜结果显示种植于d MECM表面上的半月板细胞黏附紧密,可见大量细胞ECM的分泌。结论本实验制备的dM ECM可以很好地保留天然半月板ECM成分,有效地去除DNA物质,并且具有良好的生物相容性,是未来半月板组织工程领域非常有前景的支架材料。     

侧支血管整合素αvβ3的表达及细胞外基质对其表达的调节

目的:研究侧支血管生成过程中整合素αvβ3的表达及细胞外基质对其表达的调节。方法:结扎大鼠股动脉,应用免疫荧光组织化学技术检测侧支血管整合素αvβ3的表达;并在体外实验中检测不同细胞外基质成分对整合素αVβ3表达的影响。结果:侧支血管整合素αvβ3表达明显增强,为正常血管的3.47倍;种植在纤维连接蛋白(fibronectin,FN)上的血管平滑肌细胞(smooth muscle cells,SMC)整合素αvβ3的表达最高,层粘连蛋白(laminin,LN)上次之,三维Matrigel基膜成分胶里最低,差异具有显著性(P<0.001)。结论:相对于正常血管,侧支血管生整合素αvβ3的表达显著上调;不同细胞外基质成分对血管平滑肌细胞中整合素αvβ3表达的影响不同。     

人血管平滑肌细胞种植构建工程生物血管的实验研究

了解猪血管去细胞后平滑肌细胞种植情况,为猪血管用于血管组织工程提供资料。取猪颈动脉,生物酶预处理猪血管,在自行设计制作的新型动力性生物反应器中,用原代培养的人平滑肌细胞种植在去细胞血管基质材料内,HE染色及银染检测平滑肌细胞种植效果。结果表明生物酶预处理血管后,HE染色及银染检测可见血管腔平滑肌细胞形态正常,沿血管长轴分布,提示经生物酶预处理的猪血管人平滑肌细胞能成功种植,可望构建实用的组织工程血管。     

版纳小型猪脱细胞骨基质的抗原检测及力学性状

制备版纳小型猪脱细胞骨基质，进行组织学和生物力学观察，并进行了异种抗原a—gal表达的检测，结果表明经脱细胞处理后，去除了骨组织的细胞成分，同时消除了抗原性，力学性质上与正常对照无明显差异，可以作为一种合适的骨组织工程支架材料。     

弱脉动血管内速度和温度分布特征的研究

运用Boussinesq近似,以直圆管作为血管模型,导出了在弱脉动条件下轴向速度和温度的径向分布.结果表明,温度波动的幅值与脉动频率成反比;当脉动频率增加时,速度和温度剧烈变化的部分将局限在接近管壁的薄层中.     

黏附于血管壁表面的白细胞在稳定剪切流动下发生变形的生物力学模型

白细胞与血管表面的黏附是重要的生物医学工程问题，引起了学者们的广泛研究。我们用复合液滴来模拟黏附于血管表面的白细胞，根据二维计算流体动力方法研究了流体切应力作用下白细胞黏附引起的压力分布。同时，通过引入“变形指数”的概念，研究稳定剪切流动下白细胞变形的生物力学特性，数值结果表明：（1）随着初始接触角，毛细血管数，外界流场雷诺数的增大，细胞的变形也增大，而细胞浆比细胞核更易于变形，表明细胞核更能耐受切流动；（2）当切应力增大到一定值时，细胞不能进一步变形，变形指数达到峰值；（3）压力分布曲线表明，在细胞的下游形成一个高压区，提供促使细胞受力达到平衡的升力，从而阻止了细胞的进一步变形，我们关于细胞核变形的结果有助于理解白细胞如何将外界流体作用力（如切应力）等力学信号向核内转导的生物力学机理。     

儿童外伤性脑梗死与脑血管解剖之间的关系

目的：探讨儿童外伤性脑梗死与脑血管解剖之间的关系。方法：回顾性分析25例经CT和MRI证实的儿童外伤性脑梗死患的临床表现、影像学资料及治疗效果；复习相关的解剖学资料，并分析其与本病的关系。结果：儿童外伤性脑梗死多发生于一侧基底节区，有明显的颅脑损伤病史及神经系统受损表现。经治疗，25例中22例在6个月内完全恢复，3例轻残；其中15例于伤后8个月～2a分别复查头颅CT，显示原低密度阴影区域持续存在但较受伤时缩小。结论：儿童外伤性脑梗死的发生与其脑血管解剖学特点密切相关，预后良好。     

正常胃粘膜屏障血型抗原的表达及其生物学意义

首次应用国产单克隆抗体、ABC法,检测国人胎儿、成人正常胃组织石蜡切片A、B、H、M和N血型抗原(BGA)的定位,结合粘液组化AB(pH 2.5)/PAS染色,判断粘液分泌性质。结果表明:胎儿胃粘膜表面和小凹上皮大部分由粘液细胞组成,BGA表达阳性,分泌混合型粘液;成人胃粘膜表面和小凹上皮完全由粘液细胞组成,BGA表达可分为分泌性(A、B、H)和非分泌性(M、N、A、B)抗原;胃粘液中分泌性抗原主要由表面和小凹上皮粘液细胞分泌。提出BGA为胃粘膜屏障的重要组成,为进一步研究胃疾病提供正常形态学和免疫遗传学对照资料。     

分叉与网状血管中血流的一种计算机模拟分析

目的用一种可视化模拟计算工具来模拟分析分叉与网状血管的血流。方法采用有限元技术和JAvA语言编制程序用于计算典型的分叉与网状血管模型。结果模拟计算人脑Willis环的血流与文献结果一致，表明用该方法能直观地建立血管模型，输入血管参数和边界条件，结果可通过图形显示或直接输出数据，为基础研究和临床应用提供参考依据。结论这种方法可以方便地建立、修改模型来模拟心血管系统的非正常情况，比如低血压、高血压、血栓、出血等。