国内外人工脏器发展概况

人工脏器是生物医学工程学的一个重要组成部分,它是生物医学工程学基础研究和应用研究的产物。人工脏器在临床上的应用,挽救了不少垂危的生命,为临床医学的发展开拓了新的途径。随着高分子材料、特殊金属材料和生物陶瓷材料在医学领域内应用的不断深入以及外科技术的提高,更为人工脏器的研制,创造了条件,使之发展更为迅速。目前除了脑(临床置换无实用价值)以外,几乎所有器官都有人工试制的代替装置。     

抗菌生物材料的研究进展

生物高分子材料(医用缝合线、导尿管等)及人工器官(心瓣膜、人工肾等)的应用日益广泛,使用过程中引发的细菌性感染导致诸多严重后果,不容忽视。基于感染机理,人们通过对生物材料表面进行不同的改性,如通过阻止细菌黏附达到抗菌效果、通过干扰细菌细胞的组成取得杀菌效果等,研究了不同的抗菌机理。本综述了新型有机高分子抗菌剂的发展,提出对生物相容性良好的聚氨酯、聚砜、聚醚砜等材料进行表面改性,使之具有好的抗菌能力,是未来抗菌生物材料的研究与发展方向。     

生物医用材料发展概况

用人工材料部分或全部制造出具有机体功能的人工器官植入人体,已成为当代医学领域中的一个重要方面。一、材料开发促进了人工器官的发展。早在公元前2500年,在中国、埃及墓葬中发现有假鼻、假耳和假牙修复。在1775年已经采用金属在体内固定骨折。最早的人工器官植入是 1809年Maggiolo的黄金种植牙。     

人工器官

人工制造的辅助或代行机体器官活动的机件称为人工器官。现在有实用价值的人工器官有关节、骨、血管、心脏瓣膜、肺、肾以及辅助循环、辅助肝脏等。人工心脏也正在完善之中。所谓的人工器官,使用与体内脏器相同的材料和一样的形状制作是不可能的。只有在机能上与体内器官保持相同,根据工艺上的要求,材料和形状各异,以达到治疗的目的,才是     

生物支架材料——组织工程连载之二

具有三维结构的支架材料是组织工程的核心内容之一。现有组织工程支架可分为天然生物材料、合成有机材料和无机材料三类。支架材料近年来研究十分活跃,不仅在组织工程的最早产品人工皮肤领域进行了更为完善的研究和开发,同时在诸如人工骨、软骨、神经、血管、皮肤、肝、脾、肾、膀胱等方面进行了大量研究和探索。与普通组织工程支架需要预先制备并在体外成型不同,近年来在骨和软骨组织工程实践中兴起的可注射支架具有许多优势,是未来组织工程支架发展的重要方向之一。     

哺乳动物细胞系(株)的应用

哺乳动物细胞系(株)已在细胞遗传学、分子遗传学和生物医学等方面得到越来越广泛的应用。其已被用于基因定位、检测理化因素的毒性和细胞因子活性、生产单克隆抗体、制备组织工程化人工器官和转基因动物等方面,更是研究发育生物学、肿瘤发生学、肿瘤治疗等不可或缺的材料。综述了哺乳动物细胞系(株)的建立方法及其在以上各方面的应用。     

类器官在再生医学中的应用

类器官是干细胞在体外基质材料支撑条件下培养出来的一种三维微器官,与来源组织器官高度相似。类器官技术为基础研究、药物筛选、再生医学等领域提供了一个新的强大的研究模型和技术手段。再生医学的目的是帮助组织或器官恢复其正常的生理功能,通过与组织工程或基因工程相结合,类器官为再生医学提供了新的移植物来源。该文将介绍类器官在再生医学中的应用,并讨论该领域发展过程中所面临的主要挑战。     

引导组织再生智能生物材料的转化研究

干细胞与再生医学是现代医学的重要组成部分,也是科学发展的热点。人工组织器官构建是本领域的重要研究内容,对解决我国人口健康领域的众多问题具有重要战略意义。中国科学院在2011年优先布局了"干细胞与再生医学"先导专项,并设立"人工组织器官构建"项目,承担再生医学转化研究。就"人工组织器官构建"项目中的重大研究任务"引导组织再生智能生物材料"进行综述,介绍了该任务的两项原创性技术的转化研究及在临床研究中的初步成果。     

组织培养香蕉试管苗的优势

随着组织培养技术的不断发展,组织培养法已成为生物科学研究的有力工具和农业经济生产的重要手段。尤其是在园艺植物上应用更为广泛泪前世界上大多数国家和地区都在开展植物组织培养的研究和应用,建立了诸如“基因工程公司”、“细胞技术公司”、“生命科学公司”、“试管苗公司”等专门机构,在农业上发挥着愈来愈重要的作用。香蕉试管苗,就是应用组织培养技术的原理和方法,采用香蕉的器官或组织,通过无菌操作,在适宜的人工培养基上进行培养,使其生长、增殖、分化形成的香蕉小植株。香蕉试管苗的推广应用,改变了过去一直采用的吸芽…     

面向重要实质器官的生物制造技术

在体外制造可修复人体受损组织与器官功能的活性替代物一直是人类的梦想.制造、材料与生命科学的交叉与融合发展,为生物组织与器官的体外制造提供了必要的技术、材料与生物学基础,从而实现了皮肤、骨、膀胱等简单活性组织的临床应用,但人体重要实质器官如肝脏、肺等的再造研究至今未取得突破性进展.重要实质器官内部复杂的微观结构系统及多细胞体系的构建是实现其体外制造的关键,也是当前生物组织与器官制造技术所面临的巨大挑战.从生物制造的角度,综述国内外在重要实质器官复杂微结构制造领域的主要技术方法及最新研究进展,通过分析与评价,对未来重要实质器官的生物制造技术发展进行展望.     

眼科人工器官及高分子材料的应用

近年来,高分子材料在眼科的应用有了很大的进展。在眼球和眼附属器官中,除了感光的视网膜和供血的葡萄膜还不能用高分子材料代替外,其他各部分差不多都已有用人工材料替代的可能,有些并已在临床上广泛应用,取得良好效果。随着生物医学工程的发展,将来会有更广阔的前途。今将有关的国内外文献,结合作者在美工作时(1980～1981年)的见闻,作一综述。一、眼科对高分子材料的要求近年对高分子材料在眼科的应用,通过动物实验和临床观察,已有了比较完整的认识。眼科对高分子材料的要求除了能为人体耐受、材料性能比较稳定、易于加工、能经受消毒等一般条件外、由于眼部有些组织是透明的(如角膜、晶状体等),因此用高分子材料     

利用人工核酸酶构建基因编辑猪的研究进展

猪不仅具有重要的农业生产价值,由于猪繁殖周期比灵长类动物短,产仔量多,以及猪器官大小、生理代谢过程和解剖结构,尤其是心血管系统及神经系统较啮齿类动物而言与人类更为接近,猪在生物医药领域也具有重要的用途。对猪基因组加以编辑,在农业上可以加速高生产性能猪新品种的培育;在生命科学领域可用于基因功能、胚胎发育及代谢过程等基础研究;在医学上,可提供与人体更为匹配的异种移植器官,可作为更能准确模拟人类疾病的大动物模型,用于新的药物和治疗手段的开发。人工核酸酶的出现,使基因编辑效率得到大大提高,克服了原有的基因编辑猪制备困难、成功率极低的问题。人工核酸酶技术不仅在猪上实现了高效而又精确的基因编辑,并且使各种基因突变模式,如基因敲除、基因敲入、基因组无痕点突变、多基因编辑、体内直接基因编辑以及条件性基因编辑等都成为可能。现将对利用不同人工核酸酶技术结合不同的基因编辑策略建立基因编辑猪的研究新进展进行综述。     

组织工程的诞生与发展——组织工程连载之一

传统器官移植受到器官来源、伦理以及机体免疫排斥等方面的限制而难以满足临床治疗需要。为了应对不断的挑战,组织工程得以诞生和发展。最初组织工程的含义是联合使用细胞、支架材料和生物活性因子以促进组织的修复和再生方面的研究和应用,随着研究的深入组织工程的概念得到不断发展。现代组织工程学是一门利用工程学和生命科学的原理,研究和开发具有生物活性的人工替代物,以维持、恢复或提高人体受损组织的功能的交叉学科。自诞生20多年来,组织工程的发展大致经历了三个阶段。再生医学是现代临床医学的重要分支,与干细胞和组织工程具有密切的联系。组织工程是完美的组织器官再生,是再生医学的关键研究领域,体现了再生医学的主要发展方向。再生医学的理论和技术方法促进了组织工程的发展。     

肠道类器官在肠疾病机制研究中的运用

肠道类器官由来自肠道的隐窝或干细胞在培养基质的三维（3D）支撑下构建形成,含有肠道的所有成熟细胞,已经成为研究肠道疾病机制全新且高效的平台。相较于二维（2D）细胞培养,肠道类器官不仅可以更加有效地模拟肠道的生理结构与功能,还可以在不同体外环境下更好地还原肠道的真实生态,因此在不同肠道疾病的发病机制研究中应用更为广泛。本文介绍了肠道类器官培养方式的新进展,综述了近年来肠道类器官在炎症性肠道疾病、结肠直肠癌和乳糜泻发病机制研究中的运用及进展,同时讨论了肠道类器官在药物研发与筛选方面的应用。     

PET 微孔编织结构张力环境下诱导细胞迁移机制的 研究现状及发展动态

随着关节韧带损伤发生率日益提高,人工材料植入重建韧带功能是重要治疗手段之一。植入后宿主细胞的趋向、黏附和迁移是人工材料在体内形成长期稳定生物连接的关键。以往研究集中于提高材料生物性,如增加材料亲水性、表面修饰、黏附适宜细胞以及复合细胞因子等,目前在张力环境下三维微孔结构对宿主细胞黏附、迁移、长入和分化影响的研究较少。本文拟以生物相容性良好的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PET)材料作为载体,探讨在张力状态下新编PET的结构、孔径大小和孔隙率对细胞迁移等细胞生物学行为影响的研究现状和未来发展。为这些研究的深入指明方向,也为PET作为人工材料修复韧带损伤的临床应用奠定实验基础。     

人工腰椎间盘置换研究应用进展

椎间盘病变是脊柱外科的常见疾病,是成年人疼痛和致残的常见原因,常常给人带来沉重的肉体和经济负担。经过长时间的发展与脊柱外科手术的进步,常规手术治疗在临床上虽然取得了一定的疗效,但是没有保留脊柱的生理运动功能,对临近阶段的椎间盘的退变起到促进作用,并且腰椎运动节段的融合加快了邻近节段椎间盘和小关节的退变。腰椎独特的解剖学特点和生物力学的研究及不同材质和特点的人工椎间盘材料的发展使人工椎间盘手术成为可能。与常规手术方式相比,人工椎间盘假体设计与人生理的解剖结构更加吻合。术后可以保持瞬时和长期的稳定性,从而对邻近的椎间盘的退变起到抑制作用。取得了较好的疗效。人工椎间盘置换术作为治疗腰椎间盘除腰椎融合之外的另一合理选择,目的是使退变导致的疼痛可以稳定长期缓解,并重建椎间隙高度以保护神经,从而避免晚期关节突关节及邻近节段的病变,恢复脊柱的运动学和载荷特性。目前人工腰椎间盘有了长远的发展,适应症不断扩大,但仍有较多限制。期待在将来能够找出更加符合人体生物力学特点的材料和设计,使之成为一种更为有效的治疗腰椎疾病的治疗方式。现就人工椎间盘的类型、疗效、适应证、禁忌证以及术后并发症等方面予以综述。     

类器官及其应用的研究进展

类器官弥补了传统研究中细胞简单模型与动物复杂模型的不足,为生命体关键功能研究提供了重要实验基础,已成为当前研究热点,并在疾病机理研究、药物筛选、再生医学、生物材料评价等方面具有重大理论意义和应用前景.本文对近10年类器官研究进行了综述,阐述出类器官研究的发展历程和研究现状,重点综述了类器官的主要研究领域,并解析类器官研究中存在的关键科学问题,为类器官在生物医药、再生医学和疾病精准治疗领域的研究和应用提供新思路.     

生物材料血液相容性研究进展

随着科学技术的飞速发展,生物材料成为临床诊治伤病的重要器材。人体器官中除了人脑及大多数的内分泌器官外,基本都有代用的人工器官。其中与血液循环系统直接相关的人工器官如人工心脏、人工肾、人工血管等均要求具有良好的血液相溶性。因此,近年来血液相容性成为生物医学工程界的一个研究热点。本文对血液相容性的整体概念、研究方法、血栓与凝血发生机制及提高血液相容性的手段等几方面的研究状况做概要综述。     

消化系统类器官研究进展

类器官是一种近年来新发展的细胞三维培养系统。类器官与真实器官的三维结构相似,并具有自我更新和再现组织来源等特点,从而能够更好地模拟真实器官的功能。类器官为研究器官发生、再生、疾病发病机制以及药物筛选提供了一个崭新的研究和应用平台。消化系统在人体内发挥着重要功能,目前已成功建立多种消化器官的类器官模型。本文就近年来味蕾、食管、胃、肝和小肠类器官的研究进展及相关应用进行综述,并对这几种类器官的应用前景进行展望。     

人工棉纤维的研究进展

从人工棉纤维诱导的材料、启动机制、激素效应、生理生化等方面讨论了人工棉纤维的研究现状及以后的发展方向。