目的:探讨珊瑚状钛酸钡纳米压电涂层的生物相容性，及其于超声激发下产生的压电效应对大鼠骨髓间充质干细胞（BMSC）早期成骨分化的影响，为口腔种植体表面优化提供实验依据。方法:通过阳极氧化、水热反应及高温退火在钛表面制备钛酸钡纳米压电涂层（涂层组），以抛光钛试件为对照组。采用扫描电镜、X射线光电子能谱、拉曼光谱和水接触角测量仪分别检测两组钛试件表面形貌、成分、晶相和亲水性；通过压电力显微镜测试涂层组压电性能。培养并鉴定大鼠BMSC并将其接种于两组钛试件表面，以接种于空白培养板的细胞为空白组；施加低强度脉冲超声干预后，检测细胞增殖和死活情况，评价涂层的细胞相容性；使用碱性磷酸酶（ALP）显色试剂盒检测各组碱性磷酸酶活性，并通过实时荧光定量PCR（RT-qPCR）检测成骨相关基因［整合素、骨形态发生蛋白2（BMP-2）、Runt相关转录因子2（RUNX2）］的表达情况，评价涂层促BMSC早期成骨分化的作用。结果:涂层组钛表面呈现均匀的珊瑚状形貌，珊瑚触手直径为70~100 nm；主要成分为四方相钛酸钡；涂层组表面亲水性（水接触角10.12°±0.93°）显著优于对照组（水接触角78.32°±0.71°）（ F=10 165.91， P<0.001）；涂层具有稳定的压电性能，压电常数约为5 pC/N。细胞实验显示，培养第3天，无论超声与否，涂层组细胞增殖活性显著小于空白组和对照组（ P<0.05）；培养第5天，无论超声与否，3组细胞增殖活性差异均无统计学意义（ P>0.05）；培养第7天，涂层组ALP活性显著大于空白组和对照组（ P<0.05）；RT-qPCR显示，超声后涂层组整合素和BMP-2 mRNA表达量显著大于其他组，且显著大于未超声涂层组（ P<0.05）；超声后对照组整合素mRNA表达量显著大于未超声对照组（ P<0.05）；超声后涂层组RUNX2 mRNA表达量显著大于未超声涂层组（ P<0.05）。 结论:珊瑚状钛酸钡纳米压电涂层具有良好的生物相容性和稳定的压电性能，低强度脉冲超声激发可促进大鼠BMSC早期成骨分化。

本研究借鉴系统论中的中医学思想探讨浮针疗法的系统中医学原理,首先,论证了浮针疗法蕴含的功能性原理.提出浮针所谓"患肌"理论,实质应该理解为"气血功能失常导致患肌产生",提出生理状态是气血充足、筋强肌健,病理状态是气血紊乱、筋肉失序,浮针治疗的机理是复行气血,以调筋肉;其次,论证了浮针疗法中体现的有机性原理,提出多患肌存在的本质是诸多肌肉有机性联系的破坏,提出浮针医学的"远程轰炸"可以使紊乱的肌肉群之间的有机联系得以改善,其内在机制与引徕效应和压电、反压电效应相关;再次,论证了浮针疗法中体现的元整体原理,提出其治疗手法中"扫散""再灌注"的起效机制是"以不病调已病","一元之气"调"万病之多";最后,论证了浮针疗法中体现的自主性原理,提出浮针疗法能激活人体的自愈调节机制,其实现途径有四:①利用"肌肉泵"的作用排除病理产物;②病理产物的消除有利于患病部位的正气来复;③调节肌肉(群)之间的协调关系,恢复功能关系正常;④扫散和再灌注活动作用是从器官到分子的多层次自主调节效应.本研究通过浮针疗法的系统中医学原理探讨,以推动浮针理论的中医现代化发展.

背景:可控的压电效应能促进组织的再生与修复,压电材料在负重组织工程领域应用广泛.目的:制备一种可促进骨组织再生的压电薄膜材料,探究其结构表征、电输出性能、生物相容性及其电输出对兔骨髓间充质干细胞成骨分化的影响.方法:以聚3-羟基丁酸酯4-羟基丁酸酯(poly-3-hydroxybutyrateco/4-hydroxybutyrate,P34HB)为原料,加入质量比分别为0%,5%,10%,15%,20%的锡钛酸钡钙(Ba0.94Ca0.06Sn0.08Ti0.92O3,BCST)粉末,以二氯甲烷为溶剂,通过真空干燥方法制得150-200 μm厚度BCST/P34HB压电薄膜材料,经油浴极化后,检测其表面形貌、物相组成、压电系数和开路电压,以及BCST/P34HB在110 Hz、0.25 N力幅度下的电输出对兔骨髓间充质干细胞增殖和成骨分化的影响.结果与结论:①扫描电镜、X射线衍射、水接触角、压电系数检测及电输出性能测试显示,当BCST质量比增加至20%时,BCST/P34HB压电薄膜有着良好的压电性能(d33=5.9 pC/N)及电输出性能(180 mV),更接近500 mV的合适电刺激成骨范围;②活死染色显示,与兔骨髓间充质干细胞共培养第1天,15%组与20%组显示出较少的红色荧光;当培养到第5天时,各组绿色荧光数量较第1天明显增多,10%组、15%组和20%组未见红色荧光,仅0%组和5%组有少量的红色荧光;③阿尔玛蓝染色显示,与兔骨髓间充质干细胞共培养第1,3,5天,随着时间的增加,各组细胞都呈现出增长的趋势,当培养到第5天时,20%组的细胞量明显高于0%组(P<0.05);④成骨诱导第10天,碱性磷酸酶染色结果显示20%组的染色阳性率明显高于0%组(P=0.000 1);成骨诱导第21天,茜素红染色和钙结节定量分析显示出了与碱性磷酸酶染色相似的趋势,与0%组相比,15%组和20%组均显示出明显的差异(P<0.01,P<0.000 1);⑤结果表明,20%BCST/P34HB薄膜具有良好的压电性能、电输出性能、生物相容性及促骨髓间充质干细胞成骨分化能力.

背景:骨是一种天然压电材料,具有仿生压电效应的组织工程材料可应用于骨组织缺损的修复.目的:基于固相力化学技术制备一种有促成骨能力的压电支架材料,表征其对成骨细胞黏附、增殖和成骨分化能力的影响.方法:通过固相剪切碾磨技术混合不同质量比例的聚偏二氟乙烯及NaCl粉体(质量比分别为60∶40、50∶50、40∶60、30∶70),熔融下形成块状材料后通过纯水溶解去除NaCl,最终制备得到具有不同孔隙率的聚偏二氟乙烯压电泡沫支架(依次命名为PVDF-40、PVDF-50、PVDF-60、PVDF-70).表征各组支架表面形貌、晶相构成、热力学行为、机械性能、压电性能.将4组支架分别与MG63细胞共培养,检测支架的生物相容性及促成骨分化能力.结果与结论:①扫描电镜下可见4组支架具有多层级孔隙,随着混合粉体中NaCl质量分数的增加,支架的孔隙率升高;X射线能量色散谱、X射线衍射图谱、傅里叶变换红外光谱及热失重分析结果显示,4组支架材料主体为不具压电性的α相,固相力化学激发出更多β相,以增强其压电性能,其中PVDF-60组β相含量占比最高;循环压缩测试及压电性能测试结果显示,PVDF-60组相较其他组拥有更高的压缩强度和压电性能;②扫描电镜与激光共聚焦显微镜下可见MG63细胞良好地黏附于4组支架表面,细胞形态良好并伸出较多的伪足、分泌大量细胞外基质;CCK-8实验显示,PVDF-60组培养4 d的细胞增殖吸光度值高于其他3组(P<0.000 1);碱性磷酸酶染色及茜素红染色显示,PVDF-60组碱性磷酸酶表达与钙化结节数量均高于其他3组(P<0.01,P<0.000 1);③聚偏二氟乙烯压电泡沫支架均具有较好的细胞相容性,其中PVDF-60组具有更优异的力学性能、压电性能和骨诱导能力.

目的 在低强度脉冲超声波(LIPUS)作用下对比研究钛酸钡/微弧氧化钛合金多孔材料(简称BaTiO3)和氧化锌臌弧氧化钛合金多孔材料(简称ZnO)的表面MC3T3-E1成骨细胞增殖和分化的特性.方法 分别将BaTiO3和ZnO这2种材料随机分成超声组(UBaTiO3组和UZnO组)和对照组(CBaTiO3组和CZnO组),将MC3T3-E1成骨细胞与材料复合培养,超声组每天接受20 minLIPUS辐照,对照组为不开功率源假辐照.通过检测噻唑兰(MTT)、碱性磷酸酶(ALP)和骨钙素(OCN)值观察成骨细胞增殖和分化的水平.结果 4d时UBaTiO3组MTT值高于CBaTiO3组,差异有统计学意义(P＜0.05);1、4和7 d时UBaTiO3组和CBaTiO3组的MTT值均高于UZnO组和CZnO组,差异均有统计学意义(P＜0.05).4和7 d时UBaTiO3组的ALP值高于CBaTiO3组,7d时UZnO组的ALP值高于CZnO组,差异均有统计学意义(P＜ 0.05);4和7 d时UBaTiO3组和CBaTiO3组的ALP值均高于UZnO组和CZnO组,差异均有统计学意义(P＜0.05).7、10和14d时UBaTiO3纽的OCN值高于CBaTiO3组,14 d时UZnO组的OCN值高于CZnO组,差异均有统计学意义(P＜0.05),7、10和14 d时UBaTiO3组的OCN值高于UZnO组,10和14 d时CBaTiO3组的OCN值高于CZnO组,差异均有统计学意义(P＜0.05).结论 LIPUS可以促进BaTiO3和ZnO这2种材料上MC3T3-E1的增殖与分化.在LIPUS作用下,BaTiO3材料优于ZnO材料,更具有成为骨修复材料的潜能.

石英晶体微天平(QCM)是一种高精度、实时测量的传感器,利用压电效应的原理检测痕量的变化.由于它能够检测到纳克级的质量变化,目前在分子生物学、疾病诊断和治疗、药物分析、有机化学、环境污染监测、食品卫生监督等领域得到了广泛的应用.本文主要阐述了QCM的工作原理以及其在口腔医学研究中的应用进展,包括QCM在聚电解质膜及涂层改性、蛋白吸附、种植体抗菌性、唾液、牙菌斑形成等方面的研究应用.

超声骨刀(Piezosurgery,PS)是以压电效应产生的微振动为基础,具有可以在不损伤周围软组织结构的情况下精确和选择性的骨切割特性,且具有较高的安全性和易操作性,因而被广泛应用到颅颌面外科等许多外科领域.近年来,在神经外科开颅手术中,PS在各种幕上及幕下开颅手术中被证明是安全有效的,术后硬脑膜及静脉窦损伤、脑脊液漏等并发症发生率小,还能减少骨质丢失、美容效果好、止血并保持术野清晰等特点.

超声骨刀是基于压电效应的原理设计出的一种新型骨切割设备,具有选择性切割矿化硬组织、创伤及产热小、精确性高、减少术中出血、操控性好等诸多优点,目前被广泛应用于口腔颌面外科.大部分学者认为超声骨刀可促进骨愈合、保护软组织.本文就超声骨刀对软硬组织影响的基础研究、口腔颌面外科中的临床应用进展作一综述.

超声的原理是利用人体各组织对超声波不同的回声强度,通过超声探头的逆压电效应,显示各组织结构[1].对血管进行超声检查,能够提供清晰的血管解剖位置、走行和血管内径等信息[2].然而,血管超声目前多用于解决临床医学中的诊断治疗问题,并未见用于血管解剖教学的相关研究.本研究拟将血管超声影像用于对医学生的血管解剖教学中,以提高学生解剖学课程的学习效果.

背景:骨具有压电效应,可将其所受应力转化为骨表面的电信号,通过电信号调节骨的代谢与生长.具有生物电活性的压电材料作为骨植入物能在受力时表面生成电荷,恢复损伤骨组织表面电势从而达到促进骨愈合的目的.目的:文章从压电的角度介绍了骨的压电效应,说明压电材料促进骨缺损修复的可行性以及压电材料应用于骨组织工程的研究进展,并阐述压电材料促进成骨的机制,以期为骨缺损修复提供新的思路.方法:以"Piezoelectric effect,Piezoelectric materials,Piezoelectric ceramic,Piezoelectric polymers,Osteogenesis,Bone tissue engineering,Scaffolds,Bone defect,energy harvester"为英文检索词,以"压电效应、压电材料、压电陶瓷、压电聚合物、成骨、骨组织工程、细胞支架、骨缺损、能量采集器"为中文检索词,在PubMed,Web of Science,ScienceDirect,中国知网和万方数据库中检索筛选出88篇文献进行归纳总结.结果 与结论:①压电材料具有因受力形变而产电的自发电特性,能模拟骨组织的细胞外基质的生物电微环境,可制备成生物支架,在不依赖于生长因子和药物的情况下给予骨组织电刺激,增强骨修复功能,在骨缺损的治疗中具有应用前景.②压电材料通过刺激细胞电压门控钙通道、α5β1整合素、促进局部血流增加等途径促进成骨.③目前尚未发现任何单一压电材料可满足组织工程的压电材料的特征,因此压电陶瓷与压电聚合物相结合,压电材料与生物活性材料相结合的压电复合材料应运而生,其中压电陶瓷-有机物复合材料,保留了压电陶瓷的压电性能优异和生物相容性良好优点的同时更易于加工,其生物相容性和促进骨细胞贴附、矿化等功能更强,是当前治疗骨缺损效果最好的压电材料;④虽然压电材料能模拟骨组织的生物电微环境来促进成骨,但由于对压电材料影响骨细胞的机制尚未明确,以及不同骨组织微环境各不相同,因此限制了压电材料在临床的应用,随着材料研发技术的进步和对压电材料作用于细胞的研究愈发深入,压电材料有望为骨缺损的修复提供新的思路.