再生丝素纤维的力学性能及其生物可降解特征

背景：再生丝素纤维溶解过程中丝素蛋白的分子量不可避免地会产生一定的降解，致使再生丝素纤维至今未进入实用阶段。目的：获得生物可降解的再生丝素纤维。设计：单一样本实验。单位：苏州大学材料工程学院丝绸工程江苏省重点实验室。材料：下脚蚕丝由苏州丝绸进出口公司提供。方法：2003-01／2004-12在苏州大学材料工程学院丝绸工程江苏省重点实验室完成。通过控制废弃天然丝素纤维在中性盐溶解时分子量的变化、湿法纺丝工艺条件和牵伸倍率方法纺制具有一定力学性能和生物可降解的再生丝素纤维。具体步骤：①制备丝素。②制备纺丝液。③再生丝素纤维湿法纺丝。④采用十二烷基硫酸钠-聚丙稀酰胺凝胶电泳法测定溴化锂溶解后丝素溶液的分子量。⑤测定丝素纤维的结晶度和取向度。⑥测定再生丝素纤维的力学性能。⑦测定丝素纤维的体外酶降解率。主要观察指标：①经溴化锂溶解的丝素蛋白的相对分子质量：②X射线衍射结果。③再生丝素纤维的体外酶降解率。结果：①经溴化锂溶解后，丝素蛋白纺丝液的分子量主要分布在10万以下：②在再生丝素纤维湿法纺丝的凝固、牵伸过程中，丝素的构象从无规卷曲转变为分子链中β-折叠和无规卷曲α-螺旋构象共存。③用放线菌酶对六氟异丙醇法纺制的再生丝素纤维的体外酶降解实验表明，再生丝素纤维其30d的降解率为37．16％，天然丝素纤维的30d的降解率为10.70％。结论：通过控制再生丝素纺丝液分子量、湿法纺丝工艺条件和牵伸倍率方法，可纺制具有一定力学性能和生物可降解的再生丝素纤维。     

生物可降解材料的临床应用

目的：总结生物可降解材料在临床上的应用，并对其今后的发展提出展望。资料来源：应用计算机检索中国期刊全文数据库1993—09／2005—03的相关文章，检索词为“生物可降解材料”，“组织工程材料”，限定文章为中文。同时检索Springer，Ovid1983—01／2005—03的相关文章，检索词为“biodegradable polymeric materials”。 资料选择：对资料进行初审，选取涉及生物可降解材料在临床上应用的研究，排除重复研究。 资料提炼：共收集到关于生物可降解材料在临床上应用的文章126篇，相关书籍1部。其中4篇中文文章和13篇英文文章中的相关内容符合标准，对其进行资料的综合和整理。 资料综合：①生物可降解材料是指在生物体内经水解、酶解等过程，逐渐降解成低相对分子质量化合物或单体，降解产物能被排出体外或能参加体内正常新陈代谢而消失的材料。②近年来生物可降解材料的应用有了很大进展，并且逐渐被应用于临床，其具体应用包括：药物控制释放，外科手术缝线，骨折固定装置，伤口敷料和腹壁缺损修复材料及生物人工器官等。 结论：随着医学的发展，在现代医学治疗中经常需要一些暂时性的材料，生物可降解材料正是为适应这类医学应用要求而发展起来的。但生物可降解材料受到材料学、工程学、安全性、临床可接受性、成本等因素的限制，迄今临床应用范围仅局限在几个方面。     

生物可降解材料的临床应用

目的:总结生物可降解材料在临床上的应用,并对其今后的发展提出展望。资料来源:应用计算机检索中国期刊全文数据库1993-09/2005-03的相关文章,检索词为“生物可降解材料”、“组织工程材料”,限定文章为中文。同时检索Springer,Ovid1983-01/2005-03的相关文章,检索词为“biodegradablepolymericmaterials”。资料选择:对资料进行初审,选取涉及生物可降解材料在临床上应用的研究,排除重复研究。资料提炼:共收集到关于生物可降解材料在临床上应用的文章126篇,相关书籍1部。其中4篇中文文章和13篇英文文章中的相关内容符合标准,对其进行资料的综合和整理。资料综合:①生物可降解材料是指在生物体内经水解、酶解等过程,逐渐降解成低相对分子质量化合物或单体,降解产物能被排出体外或能参加体内正常新陈代谢而消失的材料。②近年来生物可降解材料的应用有了很大进展,并且逐渐被应用于临床,其具体应用包括:药物控制释放、外科手术缝线、骨折固定装置、伤口敷料和腹壁缺损修复材料及生物人工器官等。结论:随着医学的发展,在现代医学治疗中经常需要一些暂时性的材料,生物可降解材料正是为适应这类医学应用要求而发展起来的。但生物可降解材料受到材料学、工程学、安全性、临床可接受性、成本等因素的限制,迄今临床应用范围仅局限在几个方面。     

生物医学纤维的研究与开发

目的：介绍生物医学纤维的种类及甲壳素纤维、骨胶原纤维、聚乳酸纤维等主要生物医学纤维的制备技术、性能和用途，并建议国内应重视生物医学纤维的研究与开发。 资料来源：应用计算机检索http：／／www．sciencedirect．com，http：／／worldscinet．1ib．tsinshua．edu．cn 1993-01／2001-12的文章，检索词为“biomedical，polymer,fibre”，限定文章语言种类为English；同时检索http：／／www．wanfangdata．com．cn 1999-01／2004-12的文章，检索词为“生物，医学，高分子”，限定文章语言种类为中文。 资料选择：纳入标准：与下列内容相关的文献：①甲壳素类纤维。②胶原纤维聚乳酸纤维。③海藻酸纤维。④聚乙交酯纤维。⑤β-羟基丁酸酯。⑥聚已内酯纤维。排出标准：①较陈旧的文献。②重复研究。 资料提炼：共收集到60多篇与生物医用纤维有关的文献，其中15篇符合纳入标准，排出的45篇文章系同一类重复性研究和较陈旧的文献。 资料综合：①生物医学纤维的种类：按来源，生物医学纤维材料包括金属生物医学纤维、无机非金属生物医学纤维和高分子生物医学纤维。按材料与活体组织的相互作用，生物医学纤维材料包括生物惰性纤维、生物活性纤维和生物吸收纤维。按生物医学用途，生物医学纤维材料包括硬组织相容性生物医学纤维、软组织相容性生物医学纤维、血液相容性生物医学纤维和药物控释生物医学纤维。②主要生物可降解纤维材料：包括甲壳素类纤维、胶原纤维、聚乳酸及其共聚物纤维等。 结论：生物医学纤维作为一类重要的功能纤维已引起国内外广泛关注，其研究和开发正方兴未艾，并显示了良好的应用前景。应更加重视对生物医学纤维的研究和开发。     

生物医学纤维的研究与开发

目的介绍生物医学纤维的种类及甲壳素纤维、骨胶原纤维、聚乳酸纤维等主要生物医学纤维的制备技术、性能和用途,并建议国内应重视生物医学纤维的研究与开发.资料来源应用计算机检索http//www.sciencedirect.com,http//worldscinet.lib.tsinghua.edu.cn 1993-01/2001-12的文章,检索词为"biomedical,polymer,fibre",限定文章语言种类为English;同时检索/ 1999-01/2004-12的文章,检索词为"生物,医学,高分子",限定文章语言种类为中文.资料选择纳入标准与下列内容相关的文献①甲壳素类纤维.②胶原纤维聚乳酸纤维.③海藻酸纤维.④聚乙交酯纤维.⑤β-羟基丁酸酯.⑥聚已内酯纤维.排出标准①较陈旧的文献.②重复研究.资料提炼共收集到60多篇与生物医用纤维有关的文献,其中15篇符合纳入标准,排出的45篇文章系同一类重复性研究和较陈旧的文献.资料综合①生物医学纤维的种类按来源,生物医学纤维材料包括金属生物医学纤维、无机非金属生物医学纤维和高分子生物医学纤维.按材料与活体组织的相互作用,生物医学纤维材料包括生物惰性纤维、生物活性纤维和生物吸收纤维.按生物医学用途,生物医学纤维材料包括硬组织相容性生物医学纤维、软组织相容性生物医学纤维、血液相容性生物医学纤维和药物控释生物医学纤维.②主要生物可降解纤维材料包括甲壳素类纤维、胶原纤维、聚乳酸及其共聚物纤维等.结论生物医学纤维作为一类重要的功能纤维已引起国内外广泛关注,其研究和开发正方兴未艾,并显示了良好的应用前景.应更加重视对生物医学纤维的研究和开发.     

可吸收颈椎椎间融合器的体内外降解特征

目的：对生物高分子复合材料羟基磷灰石(HA)／L-聚乳酸(PLLA)体内外降解进行评价。方法：将自制HA／PLLA cage放人磷酸盐缓冲液(PBS)和植人家兔背肌内降解40周，分段测定材料的黏均相对分子质量和生物力学强度。结果：材料在体内外的黏均相对分子质量和生物力学强度随时间逐渐下降，前16周下降缓慢，24周后逐渐加快，40周材料在体内外的黏均相对分子质量和力学强度下降的百分率分别是43．4％，37．4％．35．9%和26．02％。结论：HA／PLLA生物高分子复合材料在体内外有较长的降解期。     

非生物降解和生物可降解长效缓释避孕系统的应用

以非生物降解材料硅像胶为载体的缓慢释放左旋-18甲基炔诺酮皮下埋植避孕系统通过长期持续恒定地释放左旋-18甲基炔诺酮达到长效避孕的目的,大量的临床研究证明该皮下埋植避孕剂高度有效,作用长期可逆,方便安全,是一种新的长效避孕方法.但该系统也存在一些副反应,其中最突出的副反应为月经紊乱、子宫出血,同时由于其载体为非生物降解聚合物,释药完成后还须经手术取出,影响了该埋植剂的继续使用,因此生物降解型药物控制释放体系的研究引起了研究的重视.生物可降解材料包括聚乳酸、聚ε-已内酯、乳酸-羟基乙酸共聚物等,这些材料有很好的生物相容性,植入体内后町经生物降解成乳酸单体,经三羧酸循环后最终成为CO2和H2O,经肺、肾、皮肤排泄,羟基乙酸也是机体氨基酸代谢产物,而且生物可将解材料在体内降解速度是可控的,用生物降解聚合物作为药物载体的缓释避孕系统是目前材料学以及避孕节育研究的一大重点.     

可吸收颈椎椎间融合器的体内外降解特征

目的:对生物高分子复合材料羟基磷灰石(HA)/L-聚乳酸(PLLA)体内外降解进行评价。方法:将自制HA/PLLAcage放入磷酸盐缓冲液(PBS)和植入家兔背肌内降解40周,分段测定材料的黏均相对分子质量和生物力学强度。结果:材料在体内外的黏均相对分子质量和生物力学强度随时间逐渐下降,前16周下降缓慢,24周后逐渐加快,40周材料在体内外的黏均相对分子质量和力学强度下降的百分率分别是43.4%,37.4%,35.9%     

生物可降解分子印迹聚合物的制备及评价

背景：交联剂是支撑分子印迹聚合物骨架的主要单元,分子印迹聚合物是否生物友好与交联剂的性能密不可分,但目前常用交联剂的生物相容性和生物降解性还不明确。 目的：制备新型生物可降解分子印迹聚合物,分析其吸附性能和可降解性能。 方法：以丙烯酰化的聚ε-己内酯为交联剂,以丙烯酸为功能单体,采用紫外光引发聚合法制备茶碱分子印迹聚合物,通过等温吸附、Scatchard分析和动力学曲线研究其吸附能力,在模拟人体生理环境体系中进行体外降解实验。 结果与结论：等温吸附曲线表明茶碱分子印迹聚合物和非分子印迹聚合物对模板分子茶碱均有吸附能力,但茶碱分子印迹聚合物的吸附量显著高于非分子印迹聚合物。茶碱分子印迹聚合物对茶碱的载药量为1.54%,包封率为12.48%,茶碱分子印迹聚合物和聚ε-己内酯二醇在观察时间内的体外降解率分别为6.60%和1.33%。制备的分子印迹聚合物不仅对目标分子有特异的吸附性能,而且具有良好的生物降解性能,可在模拟人体环境中进行降解。     

生物可降解镁合金植入材料的医用特征

背景:镁及镁合金作为新型医用植入材料是近年来生物可降解材料的一个研究热点,其中合金化、生物相容性、表面改性涂层研究都有了很大进展.目的:对国内外镁及镁合金医用植入材料的研究现状及新进展作一综述.方法:应用计算机检索CNKI和Pubmed数据库中1998-01/2010-10关于镁及镁合金的文章,在标题和摘要中以"金属基生物材料; 医用植入材料;镁合金;生物可降解;骨;生物相容性"或"metal matrix biomaterials;medical implant materials; magnesium alloy; biodegradable; bone; biocompatibility "为检索词进行检索.选择关于镁及镁合金的41篇文献进行综述.结果与结论:镁及镁合金作为新型医用植入材料,具有优异的力学性能和可降解性,正吸引着越来越多研究者的关注.但是由于镁及镁合金较差的耐蚀性能影响到临床上的应用.为了提高镁及镁合金耐蚀性能,研究者们对镁及镁合金进行了表面处理并取得重要进展,镁及镁合金必定会在医用金属植入材料领域得到广泛的应用.     

羟基磷灰石复合聚乳酸可吸收螺钉的力学及生物降解性

背景：将聚乳酸与羟基磷灰石复合可提升植入体的力学性能、理化性能。目的：应用犬股骨外髁骨折内固定模型,观察羟基磷灰石复合聚乳酸骨折内固定螺钉修复股骨外髁松质骨骨折的效果。方法：手术制备42只比格犬双侧股骨外髁骨折模型,左侧采用羟基磷灰石复合聚乳酸可吸收螺钉内固定作为实验组,右侧采用单纯聚乳酸螺钉内固定作为对照组。置入后2,4,8,12,24,36,48周获取标本,X射线观察骨折恢复情况,取股骨和螺钉标本进行病理组织学观察,检测螺钉质量、抗弯强度和重均分子质量,计算生物吸收率、强度衰减率和生物降解率 结果与结论：置入后2-48周,双侧骨折区内固定良好,新骨生长良好,实验组螺钉生物吸收率低于对照组（P ≤0.01）。实验组置入后2,4周螺钉抗弯强度高于对照组（P ≤0.05）,置入后2-48周螺钉生物降解率低于对照组（P ≤0.05或P ≤0.01）。两组标本病理变化相似,置入后48周,骨折均愈合,骨组织重建良好。表明羟基磷灰石复合聚乳酸可吸收螺钉具备良好的内固定疗效和生物相容性,其力学性能和生物降解性能优于单纯聚乳酸螺钉。     

基于不同溶剂静电纺再生丝素蛋白组织工程支架的研究与进展

静电纺丝可以制备出具有良好性能的再生丝素蛋白组织工程支架，细胞可以在其上很好地黏附、增殖。相对有机溶剂而言，水作为溶剂的电纺再生丝素蛋白纳米纤维能更好地应用于组织工程支架，这是由于支架中不会残留对细胞有害的有机溶剂。文章从不同溶剂的角度综述了再生丝素蛋白的静电纺丝及其用于组织工程支架的研究进展。     

Mechanical characterization of biodegradable implants

The mechanical properties of degradable implant materials are low in comparison to metals used in orthopaedic surgery. There are possibilities to improve the strength of degradable implants by self-fibre-reinforcement, high molecular weight or special manufacturing processes. However, the moduli of the materials cannot be increased significantly by these techniques. Comparison of the mechanical properties of the most important materials are shown. Creep and relaxation are characteristic properties of degradable materials and limit the use of load-carrying implants. The rate of degradation in vitro and in vivo shows larger differences between the various materials and range from a few weeks up to 3 years.     

Mechanical properties of biodegradable polymers and composites proposed for internal fixation of bone.

The mechanical properties of biodegradable polymers and composites proposed for use in internal fixation (in place of stainless steel) are crucial to the performance of devices made from them for support of healing bone. To assess the reported range of properties and degradation rates, we searched and reviewed papers and abstracts published in English from 1980 through 1988. Mechanical property data were found for poly(lactic acid), poly(glycolic acid), poly(epsilon-caprolactone), polydioxanone, poly(ortho ester), poly(ethylene oxide), and/or their copolymers. Reports of composites based on several of these materials, reinforced with nondegradable and degradable fibers, were also found. The largest group of studies involved poly(lactic acid). Mechanical test methods varied widely, and studies of the degradation of mechanical properties were performed under a variety of conditions, mostly in vitro rather than in vivo. Compared to annealed stainless steel, unreinforced biodegradable polymers were initially up to 36% as strong in tension and 54% in bending, but only about 3% as stiff in either test mode. With fiber reinforcement, reported highest initial strengths exceeded that of stainless steel. Stiffness reached 62% of stainless steel with nondegradable carbon fibers, 15% with degradable inorganic fibers, but only 5% with degradable polymeric fibers. The slowest-degrading unreinforced biodegradable polymers were poly(L-lactic acid) and poly(ortho ester). Biodegradable composites with carbon or inorganic fibers generally lost strength rapidly, with a slower loss of stiffness, suggesting the difficulty of fiber-matrix coupling in these systems. The strength of composites reinforced with (lower modulus) degradable polymeric fibers decreased more slowly. Low implant stiffness might be expected to allow too much bone motion for satisfactory healing. However, unreinforced or degradable polymeric fiber reinforced materials have been used successfully clinically. The key has been careful selection of applications, plus use of designs and fixation methods distinctly different from those appropriate for stainless steel devices.     

再生丝素膜对Ad—VEGF165转基因成纤维细胞基因表达的影响

背景：前期实验已证实再生丝素膜可促进pcDNA3．0-VEGF165转染的L929细胞表达血管内皮生长因子（Vascular endothelial growth factor，VEGF）。目的：进一步观察再生丝素膜对经腺病毒介导的人VEGF（Ad—VEGF165）转基因成纤维细胞基因转录表达的影响。设计、时间及地点：对比观察细胞基因工程实验，于2007-11／2008—04在苏州大学细胞与分子生物实验室完成。材料：再生丝素膜由苏州大学材料工程学院李明忠教授提供。方法：将Ad—VEGF165腺病毒感染培养在再生丝素膜、聚氯乙烯膜及聚乙烯膜上的QBI-293A人胚肾和WI-38人胚肺成纤维细胞，以空载体Ad-GFP腺病毒和未接种病毒的PBS组为对照。主要观察指标：通过实时定量RT-PCR法检测不同材料对成纤维细胞VEGF mRNA转录的影响；ELISA法检测其对VEGF、血管生成素1、碱性成纤维细胞生长因子、血小板衍化生长因子表达的影响。结果：再生丝素膜组成纤维细胞VEGF mRNA呈高水平表达，但聚氯乙烯膜组转录水平明显下降（P〈0．05）。再生丝素膜组Ad—VEGF165转基因293A细胞及WI-38细胞不仅目的基因VEGF细胞因子的分泌呈高水平表达，并可促使血管生成素1基因表达水平明显提高（P〈0．05），而且再生丝素膜还可使成纤维细胞自身分泌的碱性成纤维细胞生长因子、血小板衍化生长因子呈现正常表达水平。结论：再生丝素膜不仅利于VEGF目的基因在成纤维细胞中呈现高效表达，并促进血管生成素1基因的表达，而且能维持成纤维细胞自身分泌的与组织损伤修复相关基因碱性成纤维细胞生长因子、血小板衍化生长因子的正常表达。     

可降解镁锌合金的细胞毒性和溶血实验

背景：自主设计的可降解镁锌合金既保持了镁合金与人骨接近的密度和弹性模量,又排除了商业镁合金中铝和稀土元素的毒性。目的：评价自制可降解Mg-6wt%Zn合金的细胞相容性。设计、时间及地点：对比观察实验,于2007-11/2008-03在上海交通大学附属第六人民医院中心实验室完成。材料：可降解Mg-6wt%Zn合金由上海交通大学材料科学与工程学院研制,密度1.82g/cm3,弹性模量44GPa。细胞毒性实验所用L-929细胞由中国科学院典型培养物保藏委员会细胞库提供。溶血实验所用血取自成年雄性新西兰大白兔。方法：将Mg-Zn合金浸提液稀释成100%,50%,10%,加入96孔板里培养L-929细胞,并设单纯的DMEM培养液为阴性对照组,加入0.64%苯酚的DMEM培养液为阳性对照组。主要观察指标：分别在第2,4,7天用MTT比色法定量测试材料对L-929细胞相对增殖率的影响,并根据ISO10993-5：1999标准评估细胞毒性。应用倒置显微镜观察细胞培养2,4,7d后形态和生长状况。按照ISO10993-4：2002标准,通过对材料与兔血红细胞在体外接触过程中,所致红细胞溶解和血红蛋白游离程度的测定,评价材料的体外溶血性。结果：随着培养时间的增加,细胞形态保持正常,数量明显增多,不同浓度镁锌浸提液中细胞生长形态与阴性对照并无明显差异。可降解镁锌合金对L-929细胞无明显毒性作用,毒性评价为0～1级。可降解镁锌合金对血液的溶血率为3.4%,小于标准规定的5%,属于无溶血反应。结论：可降解镁锌合金无明显细胞毒性,细胞相容性较好。     

Mechanical and thermal properties of carbon nanotubes in carbon nanotube fibers under tension–torsion loading

In carbon nanotube fibers (CNFs) fabricated by spinning methods, it is well-known that the mechanical and thermal performances of CNFs are highly dependent on the mechanical and thermal properties of the inherent CNTs. Furthermore, long CNTs are usually preferred to assemble CNFs because the interaction and entanglement between long CNTs are effectively stronger than between short CNTs. However, in CNFs fabricated using long CNTs, the interior carbon nanotubes (CNTs) inevitably undergo both tension and torsion loading when they are stretched, which would influence the mechanical and thermal performances of CNFs. Here, molecular dynamics (MD) simulations were carried out to study the mechanical and thermal properties of individual CNTs under tension–torsion loading. As for mechanical properties, it was found that both the fracture strength and Young''s modulus of CNTs decreased as the twist angle α increased. Besides, step-wise fracture happened due to stress concentration when the twisted CNTs are stretched. On the other hand, it could be seen that the thermal conductivity of CNTs decreased as α increased. This work presents the systematic investigation of the mechanical and thermal properties of CNTs under tension–torsion loading and provides a theoretical guideline for the design and fabrication of CNFs.

Systematically investigate the mechanical and thermal properties of SWCNT under tension and torsion loadings and provide references for fabricating next-generation super-CNF.     

复合材料气管内可降解支架的降解性能*☆

背景：经过对目前国内外可降解材料支架研究的充分调研,以及在镍钛记忆合金支架设计、制作、实验和临床应用的经验基础上,提出一种新型自膨式左旋聚乳酸可降解覆膜气管内支架的研究。目的：自行制作左旋聚乳酸复合羟基磷灰石生物可降解材料气管内支架,测试其机械力学、生物相容性及降解性能。方法：利用计算机辅助设计支架模型,应用相对分子质量150000的左旋聚乳酸和羟基磷灰石按一定比例混合后研制直径分别为20,21,22,23,24,25,26 mm的可降解气管内支架,采用万能实验机检测其力学性能。将研制的可降解气管内支架以合适的尺寸置入杂种犬气管狭窄模型,置入后4,8,12,16周观察支架黏均分子质量及质量变化,同时检测可降解气管内支架体外降解黏均分子质量及质量的变化。结果与结论：复合材料可降解气管内支架的平均径向支撑力为7.8 kPa,支架表面覆盖率小于20%,支架扩张率≥4%,支架纵向缩短率≤9%,已达到气管内可降解支架的力学要求。支架置入后4-16周组织病理学观察未见明显炎症反应。支架体内降解解组不同时间点的黏均分质量下降程度及质量损失率高于体外降解组(P均<0.05)。表明左旋聚乳酸/羟基磷灰石复合材料支架具有良好力学性能、生物相容性及可降解性。