脱细胞基质生物墨水制备方法及应用进展

组织器官脱细胞后制备成的脱细胞基质 (Decellularized extracellular matrix,dECM) 含有许多蛋白质和生长因子,不仅能够为细胞提供三维支架还能够调控细胞再生,是目前最具有生物结构的生物材料。3D生物打印可以层层打印dECM和自体细胞的组合,构建载细胞组织结构。文中综述了不同来源的组织器官脱细胞基质生物墨水制备方法,包括脱细胞、交联等,以及脱细胞基质生物墨水在生物打印中的应用,并展望了其未来的应用前景。     

制备大孔径静电纺丝组织工程支架的研究进展

研究表明静电纺丝可以制备出模拟细胞外基质的三维结构,其中限制静电纺丝纤维支架应用的问题之一就是纤维排列紧密导致支架的孔径较小,从而阻碍了细胞的浸入,组织中血管化的形成以及支架与宿主细胞的融合。为了增大支架的孔径,提高孔隙率,许多研究者提出了相应的策略。本文综述了多种制备大孔径静电纺丝纤维支架的方法,主要包括不同接收装置控制电场分布、盐粒子/聚合物析出法、水浴接收、低温静电纺丝以及激光/紫外烧蚀法等,以上的方法都能够有效的增大静电纺丝三维支架的孔径,进而提高了细胞的浸润性、营养物质的传输以及废物的排出,为静电纺丝纤维支架在组织工程中的应用奠定了基础。     

生物4D打印技术在心血管组织工程中的研究及应用进展

3D生物打印技术是应用包含生物材料与活细胞在内的生物墨水来构造生物医学产品的技术，近年来得到快速发展。3D打印的组织是静态的，而人体的组织则处于实时动态之中，并且随时能够发生形态及性能的变化，要提高体外环境与体内真实环境的吻合度，就需要一种能够模拟这种动态过程的体外组织构建技术。4D打印概念的提出，给实现这种复杂技术提供了一条新的思路。4D打印可理解为“3D打印+时间”，在3D打印基础上，4D打印应用一种或多种对刺激具有响应的智能材料，这种材料可以在相应的刺激下改变它们的形态、性能及功能，以满足多种需求。本文重点关注4D打印技术在心血管系统中的最新研究进展及其潜在应用领域，为该项技术的发展提供一些理论及应用参考价值。     

静电纺丝的主要参数对ＰＬＧＡ纤维支架形貌和纤维直径的影响

目的以聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)为材料,采用静电纺丝方法制备纤维支架,考察制备参数对纤维支架结构及纤维直径的影响规律。方法以四氢呋喃(THF)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)的混合液为溶剂,调节PLGA溶液浓度、流量及电场强度分别制备了具有不同表面形貌的纤维支架。通过扫描电镜(SEM)观察了纺丝溶液的浓度、流量及电场强度对纤维形貌和直径的影响。同时在制备的PLGA纤维支架上接种了人的真皮成纤维细胞,并对细胞在PLGA支架上的黏附和增殖情况进行了研究,从而来评价支架材料的细胞相容性。结论结果表明,随着纺丝溶液浓度的增加,纤维直径逐渐增大,纤维直径的分布也随之增大。随着流量的增加,纤维直径略有增大。随着电场强度的增大,纤维直径没有明显的变化。但是电压和浓度的增大有助于减少珠丝的产生。体外细胞培养实验证明,制备的PLGA纤维支架能支持细胞正常的黏附和增殖活动。     

3D生物打印技术在微生物修复中的应用

排放到环境中的各种农药、多环芳烃、卤代芳烃等有机污染物以及阻燃剂等新兴污染物,对环境污染、农产品质量和环境安全造成了沉重负担。因此,有效去除环境中的有机污染物已成为迫在眉睫的挑战。3D生物打印技术已经在医学材料、制药等行业中发挥着重要作用。现在,越来越多的微生物被确定适合通过3D生物打印生产具有复杂结构和功能的生物材料。微生物的3D生物打印越来越受到环境微生物学家和生物技术专家的关注。本文综述了用于污染物微生物去除的不同3D生物打印技术的原理和优缺点,及用于微生物生物修复技术的可行性,并指出了可能遇到的限制和挑战。     

生物陶瓷护套3D打印关节填充组件的制备

通过构建双相关节填充块以达到感染控制和骨再生的双重目的。利用计算机辅助设计和低温3D打印特定几何形状的生物陶瓷护套,和携带抗生素的轴向骨石膏柱,其将表现出更强的骨修复效果。这种模块化的填充物具有增强成骨、特异性药物的控制释放和生长因子的联合递送的功能。这种方法若应用于临床中将大大减少关节置换手术的医疗费用,预期可以取得更好的治疗效果和提高患者的生活质量。     

干细胞3D支架的研究进展

干细胞是一类具有无限增殖潜能,可自我更新的细胞,不同的培养或诱导条件下能够分化成为不同的细胞类型。目前,随着医学治疗手段及干细胞研究的不断发展,发现干细胞可应用于很多疾病的治疗,干细胞临床应用日益广泛,逐渐成为科研工作者研究的热点。然而干细胞移植进入生物体后繁殖效率很低,无法达到需求的量,因此如何对干细胞在生物体外进行大量培养扩增、在生物体内如何更稳定地增殖分化成为迫切需要解决的难题。当前干细胞最主要的培养方法仍是2D培养,2D培养无法模拟体内的3D微环境,繁殖效率较低,正是由于2D培养局限性太多,促使国内外学者对3D培养技术和3D支架材料进行深入探索,并取得了大量成果。对3D培养技术在干细胞中的发展与应用进行概述和展望。     

传感器的医学应用

简述了生物分子元件同换能器相结合的医用传感器在临床上的广泛用途。     

丝纤维支架材料的制备技术及其应用研究进展

丝纤维特别是丝素蛋白和蜘蛛丝蛋白作为具有良好生物相容性的高分了生物材料在组织工程和生物医学领域里有着广泛的应用。本文阐述了近年来在组织工程研究中所涉及的利用丝纤维进行支架材料制备、细胞培养和体内植入检测手段等方面的研究概况。     

五种SPR传感芯片的再生制备及其应用

基于表面等离子体共振技术(surface plasmon resonance, SPR)的生物传感器,能够实时监测生物分子间的相互作用,且无需标记,已被广泛应用于蛋白质组学、药物研发、临床诊断、食品安全和环境监测等领域,并且显示出广阔的应用前景。传感芯片是Biacore系列仪器的核心部件,目前芯片只能从Biacore公司购买,价格昂贵,导致很多仪器利用率低下,资源处于闲置状态。阐述了用于Biacore系列仪器的五种传感芯片（J1,C1,CM5,SA和NTA芯片）的再生制备方法,并列举了应用实例,制备方法操作简单,成本低廉。通过多年的改进与优化,制备的芯片能够达到Biacore芯片同等品质。此方法的推广,将有助于推动表面等离子共振技术在各个领域的广泛应用。     

基于天然水凝胶的生物材料在骨组织工程中的应用*

天然水凝胶是指原材料来自于天然生物材料的水凝胶。由于这种天然的聚合物含有构成生物体的天然成分,与天然组织具有生物学和化学相似性,而受到特别关注。天然水凝胶由于其与细胞外基质高度的相似性被认为是骨组织工程中优良的仿生基质材料。而针对天然水凝胶机械性能差、成骨诱导性能弱等缺陷,通常需要对天然水凝胶进行改性、引入其他材料或生物活性因子,以此来获得更适用于骨组织工程支架材料。对近年来基于天然水凝胶的生物材料在骨组织工程的应用,与其不同的应用形式(可注射水凝胶、多孔水凝胶支架、3D生物打印水凝胶支架等)进行了概述,以期对这类基于天然水凝胶的生物材料在未来骨组织工程中的应用提供参考。     

3D打印的医用材料在组织修复与治疗中的应用

当前由于交通和运动事故频发、骨肿瘤等疾病导致骨缺损、皮肤创伤不断加重等情况使病例日益增多，临床对修复材料的需求也逐年增加。不同临床修复材料的特性不同，而3D打印技术作为一项新型数字化成型技术，可与临床计算机断层扫描、磁共振成像等结合，利用计算机辅助设计个性化植入物，实现对孔隙结构的精准控制，设计出与患者受损区域几乎完全相同的三维多孔高活性修复材料，以实现精准医疗和个性化医疗。文章综述了近年来运用3D打印技术制备生物医用材料在组织修复与治疗方面的研究进展，包括生物材料的配方、制备原理及制备方法，并总结了3D生物打印技术的局限性和面临的挑战。     

生物三维打印的研究进展

三维(3D)打印具有灵活性和精密性的特点,已在军工、航天等制造行业中发挥重要作用.随之兴起的生物3D打印在再生医学领域同样具有广泛的应用前景.生物3D打印是将打印的墨水改成含有活细胞的混合物,从而构建活体组织器官.目前生物3D打印更多的是应用于硬组织的仿生重建和新型给药装置的制备,但具有生物活性、更复杂的组织器官的重建还处于探索阶段.本文主要对3D打印在生物医学上的应用进行综述,讨论生物3D打印目前面临的问题,并探讨生物3D打印的未来发展方向.     

组织器官脱细胞支架的制备及研究进展北大核心CSCD

脱细胞基质(decellularized extracellular matrix, dECM)旨在去除引起免疫排斥的细胞,保留原组织结构和成分。由于其具有与原组织器官相似的结构和成分,在组织工程和生物医学的应用上受到广泛关注,已成为一种很有前景的生物医学材料。通过适当的脱细胞方法,dECM很容易能够从组织器官中获得。文中总结了脱细胞的方法及最新研究进展,同时对脱细胞后支架灭菌、交联和保存的方式进行综述,概括了不同组织器官获得的脱细胞支架的最新应用及进展。最后对脱细胞支架目前面临的问题和挑战进行分析,并展望了未来的发展趋势。     

3D打印技术在骨科临床应用中的感知研究

目的 了解医院骨科医师和管理者对3D打印技术在骨科应用的安全性、有效性、经济性和伦理性的感知。方法 对上海市4所三级综合性医院的所有骨科临床医师和相关管理部门的负责人或管理者进行问卷调查,并邀请4名骨科专家进行定性访谈。结果 3所被调查医院在骨科领域应用了3D打印技术,但使用量有限。被调查的医师和管理者认为：骨科3D打印主要优点是手术时间短、增加手术便利性和手术成功率高,主要缺点是费用高且价格昂贵、缺乏相关规范标准和整个过程相对复杂且耗时长。结论 3D打印技术在骨科临床应用的安全性和有效性需长期评价,骨科3D打印技术的临床应用需要规制。     

新型生物医用材料—止血纤维的制备与应用研究

作者以高分子生物医用材料,采用气体牵伸纺丝技术,制备了医用止血纤维。经止血机理及结构的研究,其在外伤止血、护创和手术局部止血方面疗效显著。     

可控多孔结构支架制备及灌注式体外培养

利用CAD和快速成形技术设计制造具有可控多孔结构的支架。构建灌注式生物反应器系统,实现氧气和营养物质的大量输送,同时产生一定流体剪应力,调节细胞功能的发挥。根据支架负型结构制造出相应的树脂原型,用磷酸钙骨水泥进行填充烧结,得到与设计相符的多孔支架。接种兔成骨细胞,分别采用静态和灌注式三维动态培养方法,观察不同培养条件下细胞在支架表面以及所构造微管道内的生长情况。试验结果表明,灌注式体外培养方法更有利于细胞在支架微管道内的存活和功能的发挥,此灌注式系统能够改善支架微管道内细胞生存的微环境,增强黏附在支架微管道内细胞的活性,促进细胞进一步的增殖和矿化基质的产生。     

3D生物打印在软骨修复中的应用*

关节软骨损伤后的自我修复是医学界一直在研究和探讨的难题。3D生物打印技术可以精准的分配载细胞生物材料,构建复杂的三维活体组织,在优化软骨缺损修复组织的内部结构、机械性能以及生物相容性上有很大优势,因此近年来成为软骨修复组织工程领域的研究热点。重点介绍了软骨生物3D生物打印的最新进展,包括软骨生物打印“墨水”材料的选择、种子细胞的来源以及3D生物打印技术的发展。此外,还阐述了3D生物打印技术在组织工程学应用上的部分局限性,并对其在软骨修复领域的发展与应用进行了预测。     

精原干细胞:生殖保护与再生医学的新来源

精原干细胞(SSC)是存在于睾丸生精小管,不断增殖和分化以产生精子的男性生殖干细胞。SSC的冻存和移植被认为是未成年肿瘤患儿生殖保护的重要手段。近年来研究报道表明人类和鼠类的SSC可以在体内和体外分化为具有多能性的细胞,这些在表现型和功能上都和胚胎干细胞有一定的相似性。因此,精原干细胞SSC也被认为是很有希望成为再生医学中基于干细胞治疗方面的新来源。     

基于专利分析的3D生物打印产业发展态势研究

目的:揭示3D生物打印产业技术研发态势和专利布局,以期为相关机构提供竞争情报,为行业发展提供数据支撑。方法:基于3D生物打印领域产业调研和技术分解,构造检索式获取数据,多维度量化分析领域专利。结果:3D生物打印产业发展可分为孕育期、萌芽期和高速发展期;该产业集中度较低,处于分散竞争阶段;申请人多依据地缘因素选择合作对象,合作方之间多为不同类型的机构;中国申请人的专利申请量占全球的比重已接近50%,但美国申请人的专利篇均被引频次仍远超中国;美国申请人更关注海外市场。结论:3D生物打印产业尚未形成规模效应,有必要整合业内资源,打造产业集群;中、美两国在该产业都具有优势地位,中国亟待加强海外专利布局;综合权衡专利数量和质量,美国申请人的专利竞争力仍高于中国,中国需培育更多核心专利。