历经数十年的创新与发展，Ilizarov技术已在世界范围内得到充分认可并广泛应用于肢体畸形矫正及创伤后遗症等治疗中，为骨科发展做出举世瞩目的贡献。张力-应力诱导组织再生是Ilizarov技术核心，机械应力刺激信号经转导后引发生物级联反应，包括局部骨形态发生蛋白表达改变、炎症反应和免疫反应、血管再生、干细胞归巢以及其他系统性反应，从而共同维持组织再生。新生骨矿化速率缓慢是Ilizarov技术的主要局限性之一，为帮助Ilizarov技术更好地应用于临床，近年来促进牵拉区骨矿化的基础研究成为该领域研究的热点，如物理措施、化学药物和生物疗法等。随着对机械牵拉促进组织再生的逐步探索和深入理解，胫骨横向骨搬移越来越多地被用于治疗下肢血管性疾病，如糖尿病足和血栓闭塞性脉管炎。归纳及总结Ilizarov技术基本生物学机制和促进牵拉区域骨矿化方法，为今后牵拉成组织技术机制的研究和临床技术的革新提供思路。

尽管人类替换恒牙的牙板在胚胎时就已经形成，但直到6~12岁期间才进行乳恒牙替换，这种替换恒牙时空启动的调控分子机制一直不清楚。因以往牙发育研究多以啮齿类动物为研究模型，没有乳恒牙替换，无法进行人类乳恒牙替换相关研究。本课题组经过10余年努力，创建小型猪牙发育研究平台，利用此大型动物模型开展乳恒牙发育替换模式和机制研究。明确了小型猪乳恒牙替换的时空发育模式，进一步的牙替换机制研究表明，乳牙发育速率快于颌骨产生的组织内生物应力；该应力上调乳恒牙之间间充质内Runt相关转录因子2（Runt-related transcription factor 2，RUNX2）-Wnt信号，抑制替换恒牙牙板发育，使替换恒牙牙板较长时间处于相对静止状态；该分子表达模式在人乳恒牙牙胚之间间充质内得到验证；乳牙萌出释放组织内应力引起Wnt信号从间充质转位至恒牙上皮启动恒牙发育。由此发现了组织内应力调控乳恒牙替换的机制，提出"组织内应力调控牙齿替换"学说。乳恒牙替换模式及调控机制的发现为通过调控生物力学及Wnt通路实现器官发育与再生提供了科学基础。

目的 探讨漆黄素对去卵巢大鼠骨质疏松症的影响.方法 将50 只雌性SD大鼠采取双侧卵巢切除法构建骨质疏松症模型,分为模型组、漆黄素10、20、40 mg/kg组及阳性对照组,每组 10 只.漆黄素组给予不同浓度漆黄素干预,阳性对照组给予雌二醇(E2)干预,连续8 周.另选10 只大鼠作为假手术组.检测各组大鼠血清碱性磷酸酶(ALP)、骨钙素(OCN)、E2、Ⅰ型胶原羧基 C 端交联肽(CTX-Ⅰ)、骨 γ-羧基谷氨酸蛋白(BGP)以及骨密度(BMD),HE染色观察骨组织形态学,采用Micro-CT测定骨指标[骨体积分数(BV/TV)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨小梁分离度(Tb.Sp)、骨小梁数目(Tb.N)],采用生物力学材料实验机检测骨生物力学参数(股骨颈加载力、胫骨轴强度、腰椎压缩力),Western-blot 检测 Runt 相关转录因子 2(Runx2)、低密度脂蛋白受体相关蛋白-5(Lrp-5)、β-联蛋白(β-catenin)和成骨细胞特异性转录因子Osterix(Osx)表达水平.结果 与假手术组比较,模型组ALP、OCN、Tb.Sp、CTX-Ⅰ显著升高,E2、BMD、BV/TV、Tb.Th、Tb.N、BGP、股骨颈加载力、胫骨轴强度、腰椎压缩力、Runx2、Lrp-5、β-catenin、Osx水平显著降低(P＜0.05);HE染色显示股骨骨小梁排列疏松、网状结构破坏、小梁数减少且断裂点增多.与模型组比较,漆黄素40 mg/kg组及阳性对照组ALP、OCN、Tb.Sp、CTX-Ⅰ显著降低,E2、BMD、BV/TV、Tb.Th、Tb.N、BGP、股骨颈加载力、胫骨轴强度、腰椎压缩力、Runx2、Lrp-5、β-catenin、Osx水平显著升高(P＜0.05);HE染色显示股骨骨小梁排列及网状结构明显恢复,有较高的骨连接.结论 漆黄素可提高去势骨质疏松大鼠骨应力,其作用机制可能与促进Wnt/β-catenin蛋白通路、降低大鼠体内高骨转换速率有关.

目的:探讨沉默Transgelin-2 对牙龈卟啉单胞菌(PG)感染的食管鳞状细胞癌细胞(ESCC)恶性生物学行为的影响及可能的机制.方法:将NE6-C或KYSE140 细胞分为 4 组处理,分别转染siControl、感染PG(感染复数10)、转染siTAGLN-2、转染siTAGLN-2 +感染PG.CCK-8 法检测细胞增殖,BrdU标记法检测细胞周期,Transwell小室实验检测细胞的迁移及侵袭能力,免疫荧光法检测细胞中Transgelin-2、F-actin、E-cadherin和Vimentin蛋白的分布,Western blot法检测Transgelin-2、E-cadherin和Vimentin蛋白的表达.结果:PG感染单独作用可以增加NE6-C和KYSE140 细胞的增殖速率,增加S期细胞比例、侵袭细胞数和迁移细胞数(P<0.05);上调Transgelin-2 表达(P<0.05),减少F-actin;下调E-cadherin表达,上调Vimentin表达(P<0.05).转染siTAGLN-2 可以显著拮抗PG感染的上述效应(P<0.05).结论:Transgelin-2 可能通过介导改变ESCC细胞骨架,从而抑制了PG感染诱导的ESCC恶性进展.

目的 探究剪应力下趋化因子诱导的白细胞上整合素LFA-1激活过程.方法 采用平行平板流动腔系统在10～30 mPa剪应力下,观察分析可溶性及固定趋化因子CXCL12对Jurkat细胞在ICAM-1上瞬时黏附行为的影响,提取特征参数.结果 CXCL12仅能介导Jurkat细胞的短暂栓缚(0.13～0.20 s).只有固定的CXCL12才能有效激活Jurkat细胞上LFA-1与ICAM-1键合,从而提高栓缚事件的发生率,并大大延长细胞的栓缚时间(0.8～1.2 s).激活的LFA-1/ICAM-1解离速率呈现明显双态性:k1(1.09～1.24 s-1),k2(0.28～0.7 s-1),剪应力主要通过调节k2及k2对整个黏附时间的贡献率β来控制细胞的瞬时黏附行为.结论 剪应力通过G蛋白偶联受体与CXCL12的作用可在0.2s内快速激活整合素LFA-1,进而调控白细胞的黏附过程.研究结果有助于深化趋化因子-力偶联调控整合素激活机制的认识.

目的 探索丝素蛋白(SF)、壳聚糖(CS)和纳米羟基磷灰石(nHA)制备骨、软骨梯度孔径支架方法及可行性. 方法 制备浓度为2％的SF和CS溶液及nHA悬液,三者等比例混合,采用离心-冷冻干燥法及化学交联法制备SF/CS/nHA骨、软骨梯度孔径支架,检测支架孔隙率、热水溶失率、吸水膨胀率及力学性能,绘制溶失曲线及应力应变曲线,采用扫描电镜(SEM)观察支架内部结构及形态并测量支架孔径大小. 结果 SF/CS/nHA骨、软骨梯度孔径支架孔隙率为(91.30±3.35)％,5周后热水溶失率为(16.57±3.18)％,吸水膨胀率为(3218.53±84.37)％,力学检测结果显示支架抗压性能良好.SEM显示支架内部孔隙呈蜂窝状、相互交通,孔隙分布从上到下逐渐密集,孔径大小从上至下逐渐减小,分别为(141.11±11.85)μm、(119.94±9.05)μm、(93.10±14.98)μm、(79.95±8.65)μm,各层互相比较差异有统计学意义(F=22.973,P=0.000).支架细胞毒性检测结果显示各个时间段浸提液组A值与阴性对照组相比差异均无统计学意义(t24h=0.520,P=0.610;t48h =0.665,P=0.515;t72h=0.439,P=0.666),细胞相对增殖率(RGR)值均大于100％. 结论 利用离心冷冻干燥法及化学交联法可初步制备SF/CS/nHA骨、软骨梯度孔径支架.支架呈三维立体结构、渐进的梯度式孔径、高孔隙率、极强的吸水性、适宜的降解速率及良好的抗压性能,支架无明显细胞毒性,细胞相容性良好,基本符合骨组织工程材料的要求.

[背景]从海南热带海区中分离得到一株微藻,其生长速度快、适应力强,经鉴定该微藻为普通小球藻.[目的]提高热带普通小球藻的生长速率.[方法]以“宁波大学3#微藻培养液配方”为基础培养液,分别添加有机碳(C6H12O6和CH3COONa)对热带普通小球藻进行自养、兼养及异养培养,获得促进热带普通小球藻快速生长的培养方式.在“宁波大学3#微藻培养液配方”的基础上对热带普通小球藻的兼养培养基配方进行优化,并用优化兼养培养基与“宁波大学3#微藻培养基”对比培养热带普通小球藻.[结果]添加6 g/L CH3COONa的兼养模式促进热带普通小球藻生长效果最好;优化的兼养培养基配方为:6 g/L CH3COONa,20 mg/L (NH4)2SO4-N,5 mg/LNaH2PO4-P,3 mg/L FeSO4-Fe,1 mg/L Vitamin B1和0.000 5 mg/L Vitamin B12.对比培养实验结果显示,培养第6天,兼养培养液收获的生物量(细胞密度)达4.20× 107 cells/mL,是“宁波大学3#配方微藻培养液”的2.30倍.[结论]兼养培养模式为热带普通小球藻的最佳培养模式,优化的兼养培养基极显著地提高了热带普通小球藻的生物量(P＜0.01).

男性原发性膀胱颈梗阻发病率高,而现有尿动力学检查方法具有侵入性,且易造成误诊或漏诊.因此为构建男性下尿路非侵入式生物力学检测系统,本文基于正常男性下尿路火棉胶切片图像构建出下尿路有限元模型,并模拟真实排尿环境,进行流固耦合仿真分析.通过对比下尿路临床试验数据与仿真结果,验证了下尿路有限元模型的有效性.本文进一步对下尿路变形、应力与尿流速率等参数进行了分析,结果表明正常男性下尿路模型中膜部括约肌处米塞斯应力与壁面切应力均达到峰值,并且与膀胱压力曲线的峰值在时间上有 1s 左右的尿流延迟,模型还原度良好.本文的研究结果为进一步开展对下尿路梗阻模型膀胱压、尿流率等尿动力学的响应机理研究奠定了基础,可为非侵入式生物力学检测系统的研发提供理论依据.

本研究旨在确定能够有效模拟冲击载荷作用下脑组织力学特性的粘性-超弹性本构方程.本文运用有限元仿真与优化算法相结合的方法,开展了脑组织粘性-超弹性材料模型参数求解.首先,基于脑组织动态单轴拉伸试验数据,建立最大拉伸率为1.3、应变率分别为30 s-1和90 s-1的脑组织动态拉伸有限元仿真模型.然后,以仿真预测的工程应力-应变曲线与参考试验测量结果均值曲线的拟合误差最小化作为优化设计的目标函数,利用多目标遗传算法进行材料模型参数求解.结果显示,运用本文所确定的本构方程的脑组织有限元模型能够准确地预测不同加载速率下的脑组织动态拉伸力学特性.应用本文获取的脑组织粘性-超弹性本构方程于颅脑有限元模型,将有利于提高模型在动态冲击载荷下的生物逼真度.

骨折常常需要内固定物的辅助以促进愈合.传统的不可降解内固定物由于组织反应、应力遮挡等常需要二次手术取出.目前,可降解内固定物是生物材料研究领域的热点.聚乳酸作为一种较为成熟的可降解内固定物,已实际投入临床使用,由于其机械性能较差,多应用于颌骨的非承重部位.镁合金是现在可降解内固定物的研究热点,但是其降解速率过快,降解产生氢气是其主要缺点.有关锌合金内固定物的研究较少,其十分具有发展潜力,很可能成为新一代可降解内固定系统.本文将对聚乳酸、镁合金、锌合金作为内固定系统进行综述.