基于石墨烯构筑的三维组织工程支架材料

背景：基于石墨烯纳米片的化学成分和物理结构,可形成与细胞外生物基质十分相似的微观环境。目的：综述近年来基于石墨烯构筑三维支架的制备、细胞相容性及与细胞的相互作用。方法：应用计算机检索中国知网CNKI数据库、ACS-ACS Publications、Elsevier Science, Nature及PNAS美国国家科学院院刊等,有关生物医用石墨烯材料的种类和制备方法及其在组织工程中的应用研究。结果与结论：将石墨烯及其衍生物作为模块,利用石墨烯二维平面结构特点或氧化石墨烯含有丰富的官能团特性,不仅能够将石墨烯纳米片以不同的方式组装构筑三维宏观结构,而且易于复合其他功能性材料。与单个石墨烯片或传统的碳纳米材料相比,三维宏观石墨烯及复合材料将有可能形成更为新奇独特的结构及性能,具有更加实际的应用价值,包括拥有组织工程支架的功能。中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程     

碳纳米管在组织工程修复中的作用与优势

背景：近来年,碳纳米管材料因其独特的结构及材料特性而备受关注,将其作为组织工程材料在组织修复中的研究逐渐深入,在动物体内已取得良好的修复效果。目的：综述碳纳米管作为组织工程材料的特性及碳纳米管用于组织工程修复中的研究进展。方法：应用计算机检索万方医学网、中国知网、维普、Web of Science和Pub Med数据库中的相关文献,中文检索词为“碳纳米管、复合材料、组织工程、组织修复”,英文检索词为“carbon nanotubes,composite materials,tissue engineering,tissue repair”,最终纳入75篇文献进行归纳总结。结果与结论：(1)碳纳米管主要分为由单层管状石墨烯形成的单壁碳纳米管和由多个同心管状石墨烯层组成的多壁碳纳米管,通过修饰改性碳纳米管以及调节浓度使含有碳纳米管的复合支架材料获得更好导电性、机械性能、生物相容性及生物降解性。(2)通过促进蛋白质吸附、调控电信号转导通路及机械转导信号通路可以促进细胞增殖、分化、黏附等行为及提高细胞活性,从而促进骨重塑及整合、改善神经及心肌功能、加速缺损修复促进组织再生,且在体内无不良反应。...     

石墨烯材料在骨再生和抗菌领域应用的研究进展

石墨烯材料是一种新兴的二维碳材料,在生物传感、肿瘤诊断、药物和基因载体、抗菌抗病毒、组织工程等生物医学领域的应用愈来愈受到人们的关注。同时,石墨烯材料能促进干细胞增殖及成骨分化,具有抗菌性和载药缓释性,在骨科生物材料领域应用前景广阔。本文总结了近年来石墨烯材料在骨科领域应用的研究进展,并深入探讨相关研究的细胞、分子机制,以期为未来基础和临床研究提供可取的信息。     

在软骨修复中应用石墨烯及其衍生物相关复合材料的作用及机制

文题释义： 石墨烯：石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，具有较好的稳定性、导电性、导热性及机械强度，已在生物医学及组织工程学广泛应用。石墨烯及石墨烯衍生物如氧化石墨烯和还原氧化石墨烯等，通过不同的方法与其他材料以物理或化学方式结合的人工复合材料。 石墨烯相材料对软骨的影响：石墨烯相关材料具有良好的生物相容性，其有一定细胞毒性，但并不影响软骨细胞的生长，甚至能促进干细胞向软骨分化和软骨细胞增殖。另外，由于石墨烯良好的机械强度和导电性，其可能成为软骨的替代材料。 背景：石墨烯相关材料具有良好的生物相容性并且能影响软骨的修复，同时因其优异的机械强度及导电性使它有望成为软骨代替材料，已在组织工程学中广泛应用。 目的：综述石墨烯的一般性质、生物相容性及在软骨组织工程、软骨修复中的应用。 方法：应用计算机检索CNKI数据库、PubMed数据库2000年1月至2019年1月发表的相关文献，中英文检索词分别为“石墨烯，组织工程，生物相容性，软骨；graphene，tissue engineering，biocompatibility，cartilage”。通过阅读文题和摘要进行初步筛选，排除与文章主题不相关的文献，根据纳入标准和排除标准，最终纳入67篇文献进行结果分析。 结果与结论：最终纳入文献67篇。①石墨烯具有良好的生物相容性，对原核细胞和真核细胞有较小的细胞毒性，但通过化学修饰或表面改性能使其毒性进一步减小以至于不会影响细胞的生长；②石墨烯及其衍生物能够促进人骨髓间充质干细胞的生长和成软骨分化，还能促进软骨细胞的增殖与成熟，加快软骨缺损的修复；③石墨烯由于其机械强度、导电性，能复合出仿生软骨材料，适用于软骨组织工程；④石墨烯存在各种未解决的问题和挑战，但石墨烯相关材料的潜力可能为未来组织工程研究的突破铺平了道路。 ORCID:0000-0002-6328-0295(汤井沣) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程     

导电聚合物在生物医学工程领域中的应用及展望

导电聚合物因其制备容易、导电性高,具有稳定的化学、电化学特性及较好的生物相容性等特点成为生物材料和组织工程研究领域所关注的焦点之一.概述导电聚合物在药物释放系统、生物效应器、组织工程及生物传感器等领域中的一些应用,并提出导电聚合物应用于生物医学工程领域所面临的挑战及未来的发展趋势和方向.     

纳米材料在组织工程中的应用研究

组织工程研究领域中,支架材料与细胞的相互作用是主要的研究课题。支架材料表面的微观结构对细胞的生物调控作用更为重要。纳米材料因具有一些独特的效应,如体积效应和表面效应,有利于细胞的粘附、增殖和功能的增强,因而作为组织工程支架有良好的应用前景。目前用于组织工程研究的纳米材料主要有无机纳米材料、高分子纳米材料、复合纳米材料,仿生纳米材料的研究和利用将极大地促进组织工程学的发展。本文就近年来纳米材料的制备方法以及其在组织工程中的应用研究现状进行了综述。     

静电纺聚合物纳米纤维在骨组织工程研究中的进展

组织工程骨在骨缺损、骨不连及骨折延期愈合等骨骼疾病的治疗中有重要应用前景,、组织工程支架是组织工程研究的核心内容之一,静电纺丝制备的纳米纤维以其优异的性能,近年来已开始成为骨组织支架材料的重要研究对象。综述了静电纺聚合物纳米材料包括天然高分子聚合物、人工合成聚合物及复合聚合物纺丝纤维在骨组织工程研究中的进展,提出复合聚合物电纺纤维及其改性是今后骨组织工程支架材料研究的重要方向之一;并探讨了其研究中存在的问题与应用前景。     

纳米材料在组织工程中的应用研究

组织工程研究领域中，支架材料与细胞的相互作用是主要的研究课题。支架材料表面的微观结构对细胞的生物调控作用更为重要。纳米材料因具有一些独特的效应，如体积效应和表面效应，有利于细胞的粘附、增殖和功能的增强，因而作为组织工程支架有良好的应用前景。目前用于组织工程研究的纳米材料主要有无机纳米材料、高分子纳米材料、复合纳米材料，仿生纳米材料的研究和利用将极大地促进组织工程学的发展。本文就近年来纳米材料的制备方法以及其在组织工程中的应用研究现状进行了综述。     

纳米材料在组织工程体外细胞培养中的应用进展

组织工程包括细胞和生物支架两部分.其中细胞的活性在很大程度上取决于支架材料的优劣.良好的生物支架应该能尽可能地模拟细胞在体内的内环境,从而提供细胞生长所需的微环境.纳米材料由于很好地模拟了细胞在体内的拓扑结构,从而在组织工程领域得到了越来越广泛的应用.综述了纳米材料在各种细胞体外培养中的作用,初步探讨了纳米材料对细胞促进作用的机制,并对纳米材料在肝脏组织工程中的应用进行了展望.     

基于纳米材料的电化学发光免疫传感器

电化学发光传感器是人们研究比较活跃的一个领域,本文就近5年基于纳米颗粒、碳纳米管、量子点等纳米材料构建的电化学发光免疫传感器新技术做一综述。纳米颗粒、碳纳米管的高比表面积、生物相容性及高导电活性,不仅可以降低电化学发光的初始电位,还能加快电极与免疫材料间的电子传递并增强电化学发光强度,提高电化学发光检测的灵敏度及稳定性,已经广泛用于化学及生物化学分析。另外,量子点独特的光学性质,与碳纳米管、纳米颗粒等材料组成的纳米混合物,为开发新型电化学发光免疫传感器提供了一种新思路。     

生物电效应材料在骨组织工程支架设计中的应用

背景:骨具有生物电效应,然而骨缺损的发生会导致骨骼内源性生物电的缺失。具有生物电效应的骨组织工程支架植入骨缺损处会补足缺失的电信号,加速骨缺损的修复。目的:文章介绍了骨组织的生物电效应,阐述了电刺激对骨缺损的修复作用,总结了生物电效应应用于骨组织工程的研究进展,以期为骨组织工程的研究提供新的思路。方法:以“bioelectrical effect,bioelectrical materials,electrical stimulation,bone tissue engineering,bone scaffold,bone defect,bone repair,osteogenesis”为英文检索词,以“生物电效应,生物电支架,电刺激,骨组织工程,骨支架,骨缺损,骨修复,骨再生”为中文检索词,在中国知网、万方、PubMed、Web of Science和ScienceDirect数据库检索与生物电效应骨组织工程支架相关的文献,最终纳入87篇进行系统归纳、总结和分析。结果与结论:①生物电效应结合体外电刺激设计骨组织工程支架是一种理想可行的方法,主要涉及的材料包括金属材料、石墨烯材料、天然生物衍生材料以及人工合成生物材料;目前运用最广泛的导电材料是石墨烯材料,得益于自身的超强导电性能、大比表面积、同细胞及骨骼的良好生物相容性以及优异的力学性能。②石墨烯材料主要是作为修饰材料引入支架以增强整体支架的电导率,同时其大表面积和丰富的官能团能够促进生物活性物质的装载和释放。③然而生物电效应的骨组织工程支架尚存一些重大挑战需要克服:满足导电性能的同时还需考虑支架的综合性能;缺乏统一、标准化的生物电效应骨组织工程支架的制备方式;体外电刺激干预系统尚不够成熟;缺乏个体化指导支架的选择以实现针对不同病理情况的患者选择并设计最适宜的支架。④研究者们在设计导电支架时,要深入考虑支架的综合效应,譬如生物相容性、力学性能以及生物降解性能等,而此种综合性能可以通过多种材料的复合来实现。⑤除此之外,临床转化应该是导电支架设计的最终考量,在评估出电刺激作用于人体且有利于骨缺损修复的安全电流阈值的基础之上,设计动物实验以及基础实验,然后应用于临床,从而在未来实现生物电效应骨组织工程支架应用于临床的终极目标。     

纳米材料产生细胞毒性原因的研究进展

纳米颗粒通常指直径在100nm以下的颗粒物质。近年来随着纳米技术的飞速发展,纳米材料被医用于工程、信息技术、化妆品、医药卫生等许多领域。特别是在生物医学领域,纳米材料在组织工程、控释药物载体、介入治疗器械、生物大分子分离等方面呈现出广泛的应用前景。但在纳米材料的应用过程中,其毒性作用也逐渐引起人们的关注,纳米材料毒性作用的研究不仅为纳米材料和设备的安全性评价提供了理论依据,而且进一步扩展纳米技术的应用领域。目前,关     

新型碳系头皮脑电干式电极的制备及性能分析

为研究碳系材料干电极性能,采用化学气相沉积技术,制备掺硼金刚石(BDD)及垂直生长多孔石墨烯薄膜,以SEM、TEM、XPS及Raman等手段进行形貌与结构的表征,并对比这两种碳系干电极在采集脑电信号时的响应特征。在眨眼、咬牙、睁闭眼范式下采集脑电信号,石墨烯和BDD电极与商用Ag/AgCl湿电极的相关度均不低于95%。研究表明,该BDD电极是由大量金刚石晶体紧密堆垛而成,其(100)和(111)晶面硼掺杂水平的差异造成(111)晶面具有更高的导电效果,构成不同取向“5～10μm微电极”集合,即使不依赖液体导电层,也能与头皮紧密接触而传递电子;直立石墨烯阵列起到电极与头皮之间固态导电介质的作用,其三维多级孔隙结构构筑长程导电网,而开放的多级孔表面则构筑短程离子传输通道,可有效降低电极与头皮之间的界面阻抗。实验验证了二者作为干式脑电传感电极使用的可行性。     

碳纳米管及其复合材料在生物医学领域的研究进展

碳纳米管是一种新型碳材料，具有特殊的纳米结构和优异的力学、电学和磁学性能，在生物医学领域显示出诱人的潜在应用价值和前景，吸引了越来越多的研究者的关注。本文简要介绍了碳纳米管的基本结构与性能，并对近年来碳纳米管在生物大分子的修饰与特异性识别、细胞体外生长支架、植入性生物医学材料、生物医学传感器以及生物医学微电子器件等方面的研究进展和发展趋势进行了综合评述。     

石墨烯及其衍生物的生物医学应用

<正>自2004年发现石墨烯至今~([1]),石墨烯的相关性质开始被人们慢慢挖掘。石墨烯是由sp~2杂化连接形成的单原子层蜂窝状二维原子晶体,是世界上最薄的新型二维纳米材料,其厚度仅为0.35 nm~([2]),并拥有非常高的机械性能、表面积及电传导速率,这成为石墨烯在力学、电学及光学的应用基础~([3])。石墨烯应用于生物医学的主要形式是功能化石墨烯,功能化石墨烯表面含有大量的活性基团,比如羰基、羧     

氧化石墨烯载药性能和生物安全性研究现状

石墨烯及其衍生物的研究,主要集中在其物理学、化学、纳米材料等研究领域,而石墨烯在生物医学领域的研究工作才刚刚开始。文章简述石墨烯尤其是氧化石墨烯的载药率、靶向作用、缓释作用、在体内的分布和代谢规律及其在体外和体内的安全性的研究进展。     

碳纳米管的毒性效应及药代动力学研究进展

近年来,纳米材料的研究引起了药理学家和毒理学家的高度关注.纳米材料在生物医学方面的应用构成一个新兴的学科——纳米医学[1].纳米材料特异的生物学性能使其在疾病诊断和治疗方面显示出广阔的应用前景[2].碳纳米管不仅有示踪成像的功能,又可用于药物传递和热频治疗[3-4].此外,碳纳米管在红外线照射下可释放大量的振动能量,通过产热可有效杀灭局部肿瘤细胞,同时不损伤周围正常细胞[5].通过碳纳米管传递化疗药物不但可以减少给药剂量,而且可以最大限度地将化疗药物集聚在肿瘤部位,从而减轻毒副作用[6].因此,碳纳米管可以作为一种新型给药系统用于治疗癌症.     

纳米支架材料在脊髓损伤修复中的应用

背景:在作为种子细胞载体的组织工程支架材料中,纳米材料因具有利于细胞黏附、增殖等一些独特的效应,使其在脊髓损伤修复的研究中将发挥越来越大的作用。目的:通过分析和总结近几年采用纳米支架修复脊髓损伤的文献,寻求适合脊髓组织工程的纳米材料及其适用标准。方法:由第一作者于2010-09应用计算机检索PubMed数据库、万方数据库和维普数据库相关文献。英文资料的检索时间为2000/2009;中文资料的检索时间为2003-01/2010-08。英文检索词为"nanometer scaffold;materials,Spinal cord injury,repair,tissue engineering";中文检索词为"纳米支架,生物材料,脊髓损伤,修复,组织工程"。纳入标准:①纳米支架材料、制备工艺及性能的研究。②组织工程修复脊髓损伤的研究。③动物实验及临床应用方面的文献。经过阅读和筛选,共纳入30篇文章进行讨论分析。结果与结论:与传统的支架材料相比较,纳米支架具有良好的生物降解性能、无免疫原性、可塑性和适宜的力学性能等优异特性,使其在组织工程领域具有十分诱人的应用前景。随着纳米技术的成熟,制备工艺的优化,基因工程的引入,纳米材料安全性能的科学评价等将是纳米级组织工程支架材料未来临床应用的挑战。     

组织工程材料在修复心肌损伤中的应用研究进展

心肌梗死(MI)严重危及人类的健康,在治疗心血管疾病研究领域中,心肌组织缺乏自我修复能力是当前面临的挑战之一。现有的临床治疗手段无法恢复MI后病灶的心脏功能。心肌组织工程是修复受损心肌组织的重要潜在途径,组织工程材料可用于干细胞(骨髓间充质干细胞、胚胎干细胞等)、生长因子(VEGF、IL-7等)的递送以及模拟细胞外基质。该领域的主要研究包括支架材料、干细胞及生长因子等递送修复心肌,目前已取得显著进展。对近年来心肌组织工程材料作为递送载体修复受损心肌的不同应用形式进行综述,主要包括心脏补片、可注射水凝胶、三维多孔支架、心脏芯片和聚合物微胶囊等热点研究内容,并对组织工程材料的发展进行展望。     

石墨烯及其衍生物纳米复合材料在骨科应用的研究进展

石墨烯及其衍生物具有良好的物理化学特性和生物学性能,能促进干细胞增殖及成骨分化,具有抗菌性和载药缓释性,在骨科生物材料领域应用前景广泛。本文主要介绍石墨烯纳米复合材料应用于骨组织工程支架、骨修复及骨植入材料等方面的研究进展,以期为今后的基础及临床研究提供可取信息。