皮肤诱导再生材料的研究进展与挑战

烧伤、机械创伤等导致的皮肤缺损及功能丧失是常见的临床难题之一。介绍了皮肤缺损修复的研究背景和皮肤修复材料的发展历史。通过对国内外原位诱导皮肤再生材料研究现状的分析,总结了影响皮肤诱导再生材料性能的关键科学问题,即原位诱导血管化与原位诱导细胞迁移,并归纳介绍了相应的材料设计与改性方法。最后根据皮肤诱导再生材料存在的不足对未来皮肤诱导再生材料的研究与发展进行了展望。     

中枢神经系统损伤修复生物材料研究进展

中枢神经系统损伤导致神经细胞死亡、组织破坏,造成神经功能永久性缺失,是长期困扰生物医学界的一大难题,目前尚无有效疗法。组织工程技术不仅能通过纳米生物材料为神经细胞和神经纤维生长提供结构支持,还能同时递送各种有利于神经再生修复的活性信号分子,有望在促进中枢神经损伤组织修复的同时,实现神经功能的重建,为中枢神经损伤再生修复带来希望。结合国内外有关中枢神经系统组织工程研究的最新进展,对中枢神经修复生物材料设计的主要策略、以及包括天然生物大分子和合成高分子在内的多种中枢神经修复生物材料的应用进行了详细综述。     

用于软骨修复的纳米纤维研究进展

在软骨组织修复与再生中,纳米纤维为细胞提供了良好的微环境,是软骨渗复的一种理想材料.首先介绍了纳米纤维的制备方法,包括相分离、电纺和自组装,特别针对新结构和新性能的纳米纤维的研究进展展开了论述.最后介绍了软骨细胞、干细胞与纳米纤维的复合以及生物活性因子如生长因子、基因对软骨再生的促进作用.     

组织工程支架材料研究进展

组织工程在组织或器官的修复和再生中发挥着越来越重要的作用。其中支架材料是组织工程的重要组成部分,能够为种子细胞的粘附、生长、增殖和分化等提供临时的机械支撑以及必要的生长环境,因而显得尤为重要。支架材料按照来源可以分为天然材料、人工合成材料和复合材料。从材料学的角度,介绍了骨、神经、牙齿及血管等组织工程领域中常见的支架材料的研究与应用进展,并对支架材料的发展前景进行了展望。     

三维成球培养优化间充质干细胞的研究进展

间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)源于发育早期的中胚层,因其来源广泛、具有多向分化潜能、低免疫原性和自我更新能力,在组织工程和再生医学应用中显示出巨大的潜力,也是当前基础研究和临床研究中应用最多的一类干细胞。然而,间充质干细胞的临床应用面临许多挑战,比如治疗所需细胞数量巨大,细胞质量存在异质性,细胞体内移植后存活率低,以及二维(two-dimensional,2D)贴壁培养导致间充质干细胞特征衰减等。三维(three-dimensional,3D)成球培养可以更好地模拟体内微环境,且大量的研究证明,3D成球培养增强了间充质干细胞的细胞存活和因子分泌能力,促进了干细胞特征维持、细胞迁移和血管生成,在临床医学领域具有广阔的应用前景。基于此,综述了体外3D成球培养的方法、3D成球培养优化的间充质干细胞的生物学特性及应用,并对3D成球培养未来的研究方向进行展望。     

溶胶-凝胶生物活性玻璃与胶原复合多孔支架的生物相容性研究

实验前期用冷冻干燥法合成一种溶胶?凝胶生物活性玻璃(BG/COL)与粗胶原纤维复合的组织工程支架. 本实验将支架与鼠骨髓间充质干细胞(rMSCs)共同培养, 评价支架材料的细胞相容性. 并将复合了成骨细胞的支架材料植入裸鼠皮下, 探讨其异位成骨的性能. 研究结果显示rMSCs可以在BG/COL多孔支架材料表面成功粘附、铺展、并向多孔支架内部迁移, 随着培养时间的延长, 双链DNA(ds DNA)数量增多, 细胞增殖情况与对照组差异明显. 将种在复合材料上的骨髓间充质干细胞诱导培养14d后切片染色, 其碱性磷酸酶(ALP)和钙素表达均呈强阳性. 体内植入实验的裸鼠健康状况良好, 伤口完全愈合, 6w后BG/COL周边及内部有骨组织和血管生成. 由此证明, 这种新型的复合多孔支架材料具有良好的生物相容性, 其复合了成骨细胞的组织工程骨具有良好的诱导成骨的性能, 因此这种材料是理想的应用于骨组织修复和再生的组织工程支架材料.     

乳腺干细胞研究进展

最近的研究表明,利用干细胞抗原抗体从小鼠乳腺中分离得到的类乳腺干细胞具有干细胞的特性,体外诱导可以分化为乳腺中的各种细胞,在体内可以再生乳腺。小鼠的一个乳腺干细胞可以重新构建一个发育良好的、有功能的乳腺。因此,研究乳腺干细胞再生乳腺将对因乳腺肿瘤和癌症而切除乳腺的妇女再生功能性乳腺,为隆胸的女性提供安全可行的新材料,为健康家畜乳腺改造提供成熟的实验动物模型,为研究干细胞分化机理、再生器官的研究提供理论依据。本文综述了乳腺发生、发育,乳腺与乳腺干细胞的关系,乳腺干细胞的分类和生物学特性及其发育调控机理,有关人和啮齿类动物乳腺干细胞存在等方面的研究进展。尽管目前已经发现了许多关于血液干细胞及其子代细胞的标记性蛋白,但要找到乳腺干细胞的特异性标记性蛋白仍需花费很长的时间。     

硅酸盐生物活性陶瓷研究进展

生物陶瓷经历了由惰性生物陶瓷如氧化铝和氧化锆陶瓷到可降解生物陶瓷如磷酸三钙陶瓷及具有生物活性的生物陶瓷如羟基磷灰石陶瓷的发展过程。近年来,随着再生医学研究和组织工程技术的发展,对生物材料的性能有了更高的要求,有学者提出了第三代生物材料的概念,认为新一代生物材料应该既具有生物活性,又可降解。研究发现,一些含硅的生物玻璃兼具有这两种特性,其生物活性体现在可以在模拟体液或体内环境中诱导形成类骨磷灰石,这种类骨磷灰石可以与骨组织形成键合。此外,研究显示这类生物玻璃材料具有促进细胞增殖和成骨基因表达的作用。但是,生物活性玻璃存在不易再加工成型,进一步热处理后生物活性和降解性会发生变化等问题。在生物玻璃研究的基础上,研究了一系列钙-硅体系的硅酸盐陶瓷,证实了这类生物陶瓷具有良好的生物活性和降解性,其生物活性和降解性与其化学组成有密切的关系,细胞实验显示这类硅酸盐陶瓷也具有促进细胞增殖分化和骨组织再生的作用,有望成为新一代骨修复材料。     

硬组织修复材料的骨再生机理研究

传统硬组织修复材料由于在组成及结构上与人体骨组织存在较大差异,植入体内后的骨组织修复过程基本上是一种被动的"充填"过程,且材料的降解速度与新骨形成速度不匹配,难以达到真正的"生物性融合",严重制约了该类材料在骨科临床的推广应用。因此,设计与制备具有"主动修复功能"和"可调控生物响应特性"的第3代新型硬组织修复材料已成为当前骨科临床的新需求和未来的发展方向。介绍了硬组织修复材料的骨再生机理研究方法,综述了硬组织修复材料与宿主防御和骨再生及宿主微环境对材料与宿主细胞相互作用的研究现状。指出硬组织修复材料植入体内后所发生的序列事件可能通过表观遗传修饰使得基因表达受材料本身和宿主微环境等因素的调控,提出新型硬组织修复材料研究中存在的问题和发展趋势。     

上海硅酸盐所在生物陶瓷用于组织修复与治疗领域发表综述文章

正近期,中国科学院上海硅酸盐研究所研究员常江和吴成铁带领的研究团队在国际学术期刊Materials Today与Acta Biomaterialia分别发表综述论文。众所周知,生物陶瓷主要用于人体硬组织的修复与替换。然而近年来,越来越多的证据表明生物陶瓷具有调节干细胞分化和调节干细胞与组织特异性细胞(包括软组织细胞)相     

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Influence of anisotropy on the transient hygroscopic stresses in polymer matrix composites with cyclic environmental conditions

The transient residual stresses in polymer matrix composites induced by cyclic variations in temperature and moisture are very important and must be taken into account in the design of composite materials, particularly aerospace structures e.g. aircraft. Aiming to reduce these stresses, we have studied the influence of anisotropy on the hygrothermal behaviour of the laminated plates. The objective, here, is to contribute to the optimal design of composite structures. The anisotropy is evaluated using the degree of anisotropy introduced from polar representation of tensors [1, 2, 3, 4 and 5]. Various laminates, with controlled and random stacking sequences, were analysed under typical boundary conditions and with the same hygrothermal loading. The results show that the thermal and hygroscopic stresses vary differently with the degree of anisotropy in such a way that their superposition does not lead to a growth of the intern resulting stresses. The other obtained results show that the knowledge of the degree of anisotropy of the laminate permits us to predict the state of different stresses in the ply frame.