人工椎体的组织相容性和力学性能

背景：近年来,随着组织工程学的发展,椎体替代材料趋于多样化,学者们不再满足于其能否恢复椎体高度与即刻稳定性,而是更为关注远期的融合,良好的组织相容性和力学性能。目的：分析国内人工椎体的组织相容性和力学性能。方法：以＂人工椎体、相容性、生物力学＂为检索词在中国期刊全文数据库中检索与人工椎体生物相容性和生物力学研究相关的文献进行分析。结果与结论：人工椎体组织相容性的动物实验显示,纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合人工椎体成分和结构与人体骨相似,具有良好的生物相容性,成骨活性;可发生生物降解,其降解作用与成骨能力匹配。人工椎体的生物力学研究显示出纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合人工椎体不仅具有良好的生物活性,而且具有良好的轴向压缩载荷和椎间支撑能力,力学性能优异。生物陶瓷人工椎体不仅具有良好的生物相容性,而且在治疗椎体肿瘤中有靶向定位作用;金属材料的人工椎体经过多年的改进,其生物相容性亦可满足临床要求。就各类型人工椎体优劣而言,仍需进一步大量研究和实践,就其临床应用而言,需根据临床需要进行选择。     

人发角蛋白人工腱肌肉植入的组织相容性观察

背景：人发角蛋白人工腱(human hair keratin artificial tendon，HHKAT)材料是国内研制的新型生物可降解材料。目的：研究HHKAT材料在体内的降解及其对周围组织的影响。设计：完全随机双盲实验对照研究。地点和对象：在解放军昆明总医院动物实验基地，选用日本大耳白兔(普通级)12只，体质量(2．5&;#177;0．5)kg，雄性，标准饲料单笼喂养。干预：将12只兔随机分组，在脊旁肌埋藏处理30min和处理15min的人发角蛋白人工腱试件，用正常人发作对照。分别在2，6，12，24周取材。主要观察指标：对不同时期的材料进行大体及组织学观察。结果：实验中发现不同程度处理的HHKAT其降解速度不同，其中降解最快的处理30min组在24周时已完全吸收，而处理15min组在24周时只有部分降解，对照组未见降解。HHKAT及人发在肌肉组织内无明显的炎症排斥反应，随着HHKAT材料的降解吸收，其周围的组织反应逐渐降低。结论：研究表明人发角蛋白人工腱材料在体内能够被降解吸收，可根据不同的需要调节其降解速度，具有良好的生物相容性。     

人工膝关节常用假体材料及其生物相容性

背景：理想的假体材料对人工膝关节的功能、预后至关重要。目的：评价各种人工膝关节生物材料的性能、应用及其生物相容性,寻找合理的膝关节替代物。方法：采用电子检索的方式,在万方数据库（http：//www.wanfangdata.com.cn/）中检索1999-01/2009-12有关生物材料应用于人工膝关节的研究文章,关键词为＂组织工程,人工膝关节,生物材料＂。排除重复研究、普通综述或Meta分析类文章,筛选纳入17篇文献进行评价。结果与结论：传统的金属和骨水泥材料仍广泛运用于人工膝关节假体中,随着医学和组织工程技术的发展,各种合成生物材料相继出现。近来出现了生物相容性较好的生物陶瓷及高分子复合材料,但存在易磨损的缺点,改进上述材料的缺点,寻求理想的人工膝关节假体材料是当前生物医学工程研究的热点之一。虽然传统的金属、骨水泥、生物陶瓷及高分子复合材料均在临床上大量应用于人工膝关节,但由于其存在各自不可避免的缺点,理想的人工膝关节假体材料仍需进一步开发。     

人工可吸收颈椎融合器组织相容性的实验研究

目的：近10年颈椎融合器正逐渐成为颈椎病的治疗的首选融合手段。评价一种可降解的生物复合材料制成的颈椎融合器的毒性及组织相容性。方法：将复合材料分别植入12只新西兰大白兔背部皮下及筋膜下，分别于4，8，12，16，20，24周取材，对其周围组织进行组织病理学切片。结果：所有植入材料未发现过敏、动物死亡等并发症，材料周围组织炎症反应较轻，可以使组织细胞快速长入。结论：HA／PLLA复合材料具有良好的生物相容性，较适宜的降解性及较高的机械强度、降解后力学丢失少，是一种有前途的颈椎融合器材料。     

高分子材料的组织相容性和血液相容性

——高分子材料的组织相容性1高分子材料植入对组织反应的影响 （1）材料中渗出的化学成分对生物反应的影响 （2）高分子材料的生物降解对生物反应的影响 （3）材料物理形态等因素对组织反应的影响     

人发角蛋白人工腱肌肉植入的组织相容性观察

背景人发角蛋白人工腱(human hair keratin artificial tendon,HHKAT)材料是国内研制的新型生物可降解材料.目的研究HHKAT材料在体内的降解及其对周围组织的影响.设计完全随机双盲实验对照研究.地点和对象在解放军昆明总医院动物实验基地,选用日本大耳白兔(普通级)12只,体质量(2.5±0.5)kg,雄性,标准饲料单笼喂养.干预将12只兔随机分组,在脊旁肌埋藏处理30 min和处理15 min的人发角蛋白人工腱试件,用正常人发作对照.分别在2,6,12,24周取材.主要观察指标对不同时期的材料进行大体及组织学观察.结果实验中发现不同程度处理的HHKAT其降解速度不同,其中降解最快的处理30min组在24周时已完全吸收,而处理15 min组在24周时只有部分降解,对照组未见降解.HHKAT及人发在肌肉组织内无明显的炎症排斥反应,随着HHKAT材料的降解吸收,其周围的组织反应逐渐降低.结论研究表明人发角蛋白人工腱材料在体内能够被降解吸收,可根据不同的需要调节其降解速度,具有良好的生物相容性.     

人工晶体材料的特点及设计新进展

目的:回顾总结和分析人工晶体的材料发展以及人工晶体的设计进展。方法:以"人工晶体"为关键词在中国期刊全文数据库进行相关学术检索,并对所得文献进行收集、整理、分析和总结。结果:人工晶体的材料发展以及人工晶体的设计进步较快。①材料发展的多元化趋势:可折叠后房型人工晶体已成为主要趋势,其材料呈多元化发展,主要有硅凝胶、疏水性丙烯酸酯、亲水性丙烯酸酯、水凝胶等,但各材料优缺点不同,其长期的生物学特性仍待临床检验。②人工晶体材料的生物相容性:人工晶体生物相容性的深入研究使其表面特性更受关注,也使人工晶体表面特性领域有进一步的发展。③人工晶体的设计进展:设计理念从单纯恢复视力向获得更好的生活质量的目标转变,出现各种新型人工晶体,如非球面人工晶体、可调节人工晶体、多焦点人工晶体、矫正散光人工晶体、黄色人工晶体、适合微切口的人工晶体、可植入式微型望远镜式人工晶体、光调节人工晶体等。结论:人工晶体的材料发展以及人工晶体的设计均旨在提供更好的成像质量,减少像差,提供调节功能,保护视网膜免受光损伤。     

人工髋关节假体材料的生物相容性问题分析

人工髋关节置换是治疗多种髋关节疾病终末期病变最普遍而最有效的方法。目前用于置换的人工关节材料主要有金属材料、陶瓷材料、有机高分子材料及复合材料等，但都面临着不同程度的问题。金属材料容易变形和松动，释放的金属离子和颗粒，一方面增大了磨损率，另一方面具有潜在的毒性。高分子材料与相邻的股骨头发生相互作用时容易受到磨损，磨损碎屑与巨噬细胞反应会引起骨吸收，从而导致置换失败。生物陶瓷力学性能较差，与基体的结合强度不足，温度过高会导致生物活性的下降等。因此，应从改进人工髋关节设计和制造工艺，提高材料的耐磨性与力学性能，增强假体与宿主骨的结合性，减少应力遮挡，寻找新的人工髋关节假体材料等方面来提高置入物与宿主的生物相容性，从而能够更好地延长假体使用寿命。     

高分子材料的组织相容性和血液相容性

——高分子材料的组织相容性1高分子材料植入对组织反应的影响(1)材料中渗出的化学成分对生物反应的影响(2)高分子材料的生物降解对生物反应的影响(3)材料物理形态等因素对组织反应的影响     

人工肺膜材料的生物相容性评价

人工肺又名氧合器,集氧合、变温、储血、过滤、回收血等功能于一体,将含氧量低的静脉血经过氧合后成为含氧量高的动脉血,是一种接近人体生理状态,较为理想的人工脏器.膜式人工肺已广泛应用于心血管手术的体外循环,也广泛应用于呼吸衰竭的抢救治疗,即体外生命支持或体外膜氧合,血管内氧合器也已初步应用于临床.尤其对病重、心功能差、估计手术时间长的患者,膜式氧合器的使用更为必要.当前,通过改进膜材料、优化设计以及对各种性能的实验评估和临床评价,人工肺的研究着力于提高气体交换能力和生物相容性,为抢救患者的生命提供更可靠的手段.     

Relationship between CT intensity, micro-architecture and mechanical properties of porcine vertebral cancellous bone

BACKGROUND: In vivo assessment of bone density is insufficient for the evaluation of osteoporosis in patients. A more complete diagnostic tool for the determination of bone quality is needed. Micro-computed tomography imaging allows a non-destructive method for evaluating cancellous bone micro-architecture. However, lengthened exposure to ionizing radiation prevents patients to be imaged by such a system. The aim for this study was to elucidate the relationships between image intensity (of Hounsfield units), cancellous bone micro-architecture and mechanical properties. METHODS: Using pig vertebral cancellous bone, the bone specimens were imaged using clinical and micro-computed tomography scanners and subsequently subjected to uniaxial compression testing. RESULTS: Results indicate that micro-architecture can be predicted using clinical image intensity. Micro-architectural parameters relevant to osteoporosis study, such as percent bone volume, trabecular bone pattern factor, structure model index, trabecular thickness and trabecular separation have shown significant correlation with R2 values of 0.83, 0.80, 0.70, 0.72, and 0.54, respectively, when correlated to Hounsfield units. In addition, the correlation of mechanical properties (E, sigma yield, and sigma ult) in the superior-inferior direction (the primary loading direction), to micro-architecture parameters has also been good (R2 > 0.5) for all except tissue volume, tissue surface and degree of anisotropy. INTERPRETATION: This proves that the predictive power of bone strength and stiffness was improved with the combination of bone density and micro-architecture information. This work supports the prediction of micro-architecture using current clinical computed tomography imaging technology.     

假肢接受腔内衬套的细胞毒性及力学性能检测

目的 调查研究国内市售假肢接受腔内衬套的细胞毒性及力学性能现状。方法 收集国产厚度6 mm泡沫内衬(A)、国产厚度5 mm EVA泡沫内衬(B)、德国产厚度5 mm EVA泡沫内衬(C)、德国产厚度12 mm PE泡沫内衬套(D)、冰岛产厚度3 mm硅胶内衬套(E)、德国产厚度4 mm凝胶内衬套(F)。应用显微镜观察与噻唑蓝比色法,进行不同内衬套细胞毒性检测。采用高锰酸钾消耗测定有机小分子物质含量。采用材料力学试验机对内衬套材料进行拉伸强度、扯断伸长率(%)、100%定伸强度的检测。采用邵氏硬度计进行硬度测试。结果 内衬套A、B、C和D的细胞毒性反应均为2级,内衬套E和F的细胞毒性反应均为0级。内衬套A、B、C高锰酸钾消耗量均超过150 mg/kg。除内衬套C外,其余5种产品硬度均≤70 HA。除内衬套D外,其余5种产品均拉伸强度> 1 MPa,断裂伸长率> 120.0%,100%定伸强度> 0.9 MPa。结论 因材料和生产工艺等原因6种样品的细胞毒性和力学性能有较大差异。     

正常与病态眼角膜拉伸力学的特性

背景:角膜移植和人工角膜替代物等研究有必要了解正常和病态眼角膜的拉伸力学特性,以往的研究对象多为动物眼角膜和正常人眼角膜的拉伸力学特性,病态眼角膜的拉伸力学特性鲜有报道.目的:比较正常和病态眼角膜的拉伸力学性质.方法:正常人尸体眼角膜和病态(眼角膜移植患者眼角膜)眼角膜各10个,在电子万能试验机上进行拉伸实验.模拟人体温在(36.5±0.5)℃的温度下,以5 mm/min的实验速度对试样施加载荷,以最小二乘法处理实验数据,拟合应力-应变曲线.结果与结论:正常对照组眼角膜最大载荷、最大应力、最大应变、最大位移均大于病态组(P＜0.05).说明正常与病态眼角膜具有不同的拉伸力学特性,病态眼角膜的拉伸力学特性发生改变.     

Quantifying tissue mechanical properties using photoplethysmography

Photoplethysmography (PPG) is a non-invasive optical method that can be used to detect blood volume changes in the microvascular bed of tissue. The PPG signal comprises two components; a pulsatile waveform (AC) attributed to changes in the interrogated blood volume with each heartbeat, and a slowly varying baseline (DC) combining low frequency fluctuations mainly due to respiration and sympathetic nervous system activity. In this report, we investigate the AC pulsatile waveform of the PPG pulse for ultimate use in extracting information regarding the biomechanical properties of tissue and vasculature. By analyzing the rise time of the pulse in the diastole period, we show that PPG is capable of measuring changes in the Young’s Modulus of tissue mimicking phantoms with a resolution of 4 KPa in the range of 12 to 61 KPa. In addition, the shape of the pulse can potentially be used to diagnose vascular complications by differentiating upstream from downstream complications. A Windkessel model was used to model changes in the biomechanical properties of the circulation and to test the proposed concept. The modeling data confirmed the response seen in vitro and showed the same trends in the PPG rise and fall times with changes in compliance and vascular resistance.OCIS codes: (170.3660) Light propagation in tissues, (280.1415) Biological sensing and sensors     

一种新型活组织材料的组织学及力学特性**☆

背景：异物诱发包裹产生的包裹组织是一种自体活组织材料,理论上完全避免了非自体植入物所面临的免疫排斥反应和破坏作用,具有合成材料及脱细胞所无法比拟的生物学优势。
　　目的：试图开发出一种只含有自体细胞和细胞外基质成分的自体活组织生物材料,并评价其组织结构及力学特征。
　　方法：将硅胶管植入犬腹腔1个月,获得包裹形成的荚囊样生物组织,然后经过体外修整形成管型结构即自体活组织生物管。对标本进行了力学测定、组织学观察及表面结构分析。
　　结果与结论：腹腔内植入硅胶管形成的自体活组织生物管取材方便,主要由富含Ⅰ型和Ⅲ型胶原的细胞外基质构成,成肌纤维细胞排列在胶原纤维间,呈同心圆样结构,培养1个月时,管壁厚度可达70-250μm,可耐受(1100±187) mm Hg (1 mm Hg=0.133 kPa)的静水压,具有很好的可缝合性。提示自体活组织生物管形态可塑性大,由自体细胞及细胞外基质成分构成,避免了免疫排斥反应的发生,且具有足够的力学强度,有希望用于组织工程化血管的体外构建。     

热压膜材料的弯曲力学性能

背景:随着热压膜技术的发展,正畸临床上出现使用热压膜材料制作的改良矫治器.目的:观察不同厚度热压膜材料的弯曲力学性能差异.方法:在室温25 ℃环境下,选用厚度为1.0 mm,1.2 mm,1.5 mm,2.0 mm的热压膜膜片各10片,应用万能材料试验机测量并比较材料在未处理时(面积为40 mm×25 mm)和在不同长方形模具上热压膜成盒形时(体积均为50 mm×10 mm× 5 mm)的弯曲力学性能.结果与结论:在不同的处理方式下,2.0 mm热压膜膜片的弹性模量、屈服强度,最大值-应力均最高(P < 0.05),同时该材料未出现断裂点.证实,厚度和形状对热压膜材料的力学性能产生影响,2.0 mm热压膜的力学性能最高,适用于临床制作功能矫治器.