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组织工程细胞支架治疗视网膜退行性疾病的实验研究进展
编辑人员丨4天前
近年来,利用组织工程技术制造的细胞支架在治疗视网膜退行性疾病,如年龄相关性黄斑变性(AMD)和视网膜色素变性(RP)中取得了良好的进展。3D打印技术的发展使得制造出具有特定结构和机械性能的细胞支架成为可能,这些支架作为支持视网膜细胞生长的框架,能够促进其存活和分化,进而修复受损的视网膜。水凝胶和可生物降解的聚合物已被用于制造各类型的细胞支架,这些新型支架在促进视网膜细胞增殖和分化方面表现良好,动物实验也证明了其安全性和有效性。组织工程细胞支架在视网膜退行性疾病的治疗中具有巨大的潜力,为恢复患者视力和提高个体的生活质量提供了新的方法。本文就组织工程细胞支架治疗视网膜退行性疾病的实验研究进展作一综述。
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编辑人员丨4天前
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含人脐血来源富血小板血浆的三维生物打印墨水在裸鼠全层皮肤缺损治疗中的应用
编辑人员丨4天前
目的:探讨含人脐血来源富血小板血浆(HUCB-PRP)的海藻酸钠-明胶(AG)生物墨水(称为HUCB-PRP-AG生物墨水)的可打印性能和细胞相容性,及该生物墨水的三维打印组织治疗裸鼠全层皮肤缺损创面的效果。方法:采用实验研究方法。制备含体积分数2.5%、5.0%、10.0%HUCB-PRP的HUCB-PRP-AG生物墨水,分别命名为1P-AG、2P-AG、4P-AG。取AG、1P-AG、2P-AG、4P-AG,观察室温下外观,采用旋转流变仪检测黏度、储能模量和损耗模量。利用以上4种生物墨水分别进行三维生物打印并观察打印组织外观(后续使用交联后打印组织),将4种打印组织分别与人脐静脉内皮细胞(HUVEC)在Transwell小室内用HUVEC专用培养基共培养24 h,采用细胞计数试剂盒8检测细胞增殖水平(样本数为3);将4种打印组织分别用DMEM培养基培养12、24、48 h,进行干燥称重并计算降解率(样本数为3);将1P-AG、2P-AG、4P-AG打印组织分别用磷酸盐缓冲液培养0.5、24.0、48.0 h,采用酶联免疫吸附测定法检测培养上清液中血管内皮生长因子(VEGF)的表达(样本数为5)。取16只6~8周龄雌性BALB/c-NU裸鼠建立背部全层皮肤缺损创面模型,分为创面仅覆盖医用水胶体敷料的常规对照组和另予HUCB-PRP滴加的HUCB-PRP组、AG打印组织覆盖的AG组、4P-AG打印组织覆盖的4P-AG组(每组4只),观察每组3只裸鼠伤后4、8、14 d创面愈合情况并计算创面愈合率;取每组剩余裸鼠伤后8 d创面组织,行苏木精-伊红染色后观察组织病理学改变,行免疫组织化学染色后观察CD31阳性新生血管情况。对数据行重复测量方差分析、LSD检验及Bonferroni校正。结果:在室温下,AG、1P-AG、2P-AG、4P-AG均呈半透明液态;AG为淡黄色,1P-AG、2P-AG、4P-AG均为淡红色但颜色依次逐渐加深。在温度10 ℃和剪切率0.1~10.0 s -1范围内,AG、1P-AG、2P-AG、4P-AG的黏度均随着剪切率的增加而减小;在温度10 ℃和角频率1~100 rad/s范围内,4种生物墨水的储能模量均大于损耗模量。4种生物墨水打印组织的分辨率与形态均相近。与1P-AG、2P-AG、4P-AG打印组织共培养24 h的HUVEC增殖水平分别为0.885±0.030、1.126±0.032、1.156±0.045,均明显高于与AG打印组织共培养的HUVEC的0.712±0.019( P<0.01);与2P-AG、4P-AG打印组织共培养24 h的HUVEC增殖水平均明显高于与1P-AG打印组织共培养的HUVEC( P<0.01)。1P-AG、2P-AG、4P-AG打印组织培养12、24、48 h的降解率均明显高于AG打印组织( P<0.01);2P-AG、4P-AG打印组织培养24、48 h的降解率均明显高于1P-AG打印组织( P<0.01);4P-AG打印组织培养12 h的降解率明显高于1P-AG打印组织( P<0.01),培养24、48 h的降解率均明显高于2P-AG打印组织( P<0.01)。培养0.5、24.0、48.0 h,2P-AG打印组织培养上清液中VEGF表达量均明显高于1P-AG打印组织( P<0.01),1P-AG和2P-AG打印组织培养上清液中VEGF表达量均明显低于4P-AG打印组织( P<0.01)。常规对照组与HUCB-PRP组裸鼠伤后8 d创面较伤后4 d干燥且缩小,HUCB-PRP组裸鼠伤后14 d创面较常规对照组缩小且无结痂;AG组、4P-AG组裸鼠伤后4 d创面上打印组织明显降解且创面无明显渗出,伤后8 d创面明显上皮化且缩小,伤后14 d创面无结痂;4P-AG组裸鼠伤后14 d创面完全上皮化。与常规对照组比较,AG组裸鼠伤后4 d创面愈合率明显降低( P<0.05),HUCB-PRP组、4P-AG组裸鼠伤后各时间点及AG组裸鼠伤后8、14 d创面愈合率均明显升高( P<0.01);与HUCB-PRP组比较,AG组裸鼠伤后4、8 d及4P-AG组裸鼠伤后4 d创面愈合率均明显降低( P<0.01),AG组裸鼠伤后14 d及4P-AG组裸鼠伤后8、14 d创面愈合率均明显升高( P<0.01);4P-AG组裸鼠伤后各时间点创面愈合率均明显高于AG组( P<0.01)。伤后8 d,常规对照组裸鼠创面组织可见大量炎症细胞浸润、少量新生微血管以及少量CD31阳性新生血管,HUCB-PRP组裸鼠创面组织可见大量炎症细胞浸润、丰富新生微血管以及较多CD31阳性新生血管,AG组裸鼠创面组织可见轻度炎症浸润、少量新生微血管以及少量CD31阳性新生血管,4P-AG组裸鼠创面组织可见轻度炎症浸润、大量新生微血管以及大量CD31阳性新生血管。 结论:HUCB-PRP-AG生物墨水具备良好的可打印性能和细胞相容性,其三维打印组织可促进裸鼠全层皮肤缺损创面血管化,加速创面愈合。
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编辑人员丨4天前
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生物3D打印在颅颌面修复重建中的发展机遇及思考
编辑人员丨4天前
生物3D打印作为一种新型研究技术手段在组织及再生医学领域内被广泛研究,已成为近些年国内外的研究热点。该文总结了生物3D打印的发展历程,并对其在颅颌面损伤修复中的国内外研究进展和应用进行了综述,同时结合团队自身研究展开了一些思考。
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编辑人员丨4天前
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姜黄素结合三维生物打印的甲基丙烯酸酐化明胶水凝胶可减少活性氧诱导的脂肪干细胞凋亡并提高糖尿病创面移植物的存活率
编辑人员丨4天前
晚期糖基化终末产物(AGE)与AGE受体(AGER)相互作用,可产生活性氧,导致皮肤Fb和血管内皮细胞凋亡,从而阻碍糖尿病创面愈合。浙江大学医学院附属第二医院韩春茂教授和王新刚教授团队在《Burns & Trauma》杂志发文《Curcumin?incorporated 3D bioprinting gelatin methacryloyl hydrogel reduces reactive oxygen species?induced adipose?derived stem cell apoptosis and improves implanting survival in diabetic wound》。该团队制备了一种含有姜黄素的三维生物打印甲基丙烯酸酐化明胶(GelMA)水凝胶支架,将其植入脂肪干细胞(ADSC)并应用于小鼠糖尿病创面。通过结构表征、蛋白质印迹法、活性氧和细胞凋亡测定来评估其抗氧化和抗细胞凋亡活性,并通过创面愈合实验评估了姜黄素通过AGE/AGER/核因子κB p65途径对细胞凋亡的潜在调节作用。通过扫描电子显微镜观察到,质量分数10%的GelMA水凝胶支架具有较好的机械性能和生物相容性,其圆形网状结构使其具有可打印性;苏木精?伊红染色显示,应用姜黄素?GelMA?ADSC的全层皮肤缺损裸鼠在第14、21天创面再上皮化更好;原位末端标记检测显示,姜黄素可减轻皮肤组织的细胞凋亡;血管内皮标志物CD31和α平滑肌肌动蛋白检测提示,姜黄素?GelMA?ADSC可诱导血管生成,从而加速糖尿病创面愈合。该研究说明姜黄素?GelMA?ADSC水凝胶是一种可有效加速创面愈合的生物材料。
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编辑人员丨4天前
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三维生物打印材料在组织工程气管移植物中的应用
编辑人员丨4天前
三维生物打印已经成为当前构建气管移植物的热门方式之一,不同类型的生物材料在气管支架的制备和再生过程中具备其独有的性能优势。寻找具有可打印性、良好结构稳定性和生物相容性的天然或聚合材料,实现组织工程气管的软骨化、上皮化和血管化再生对于制备可用于移植的气管支架尤为重要。本文现就三维生物打印气管支架所面临的问题和挑战、打印材料的分类以及应用进行综述,以期为气管替代研究提供新思路,以促进组织工程气管移植物的转化应用。
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编辑人员丨4天前
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三维打印技术在产科的应用
编辑人员丨4天前
三维(three-dimensional,3D)打印是一种通过逐层堆叠材料来构建三维物体的制造技术。近年来,随着3D打印技术的不断改进、堆叠材料成本的降低、生物材料的开发以及细胞培养技术的改进,3D打印技术已经在骨科、口腔科、泌尿外科等临床医学领域快速发展。产科是一门注重理论与实践相结合的临床医学专业,是3D打印技术的新兴应用领域。3D打印技术已经用于产科中的胎儿及母体疾病问题,如胎儿畸形的产前诊断、胎盘植入性疾病的术前规划等。此外,3D打印可模拟外科手术场景,能够根据需要对医生进行培训。本文总结了3D打印技术在产科临床应用中的最新进展。
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编辑人员丨4天前
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颈椎前路椎弓根基底部螺钉在骨质疏松椎体中的生物力学研究
编辑人员丨4天前
目的:评估颈椎前路椎弓根基底部螺钉(ATPRS)在骨质疏松椎体中的生物力学拔出力性能。方法:选取正常成人骨质疏松颈椎(C3-C7)湿性标本9具(男5具,女4具),每具标本双侧随机置入颈椎前路椎弓根基底部螺钉(ATPRS)、颈椎前路椎弓根螺钉(ATPS)或颈椎前路椎体螺钉(VBS),即平均分成3组(ATPRS比ATPS,ATPRS比VBS,ATPS比VBS),每组3具。所有标本行薄层CT扫描后,将DICOM格式数据导入Mimics软件,进行三维重建,再设计ATPS组的导板并通过3D打印机快速打印成型。ATPS通过导板指导下置钉,ATPRS和VBS行徒手置钉。最后将椎体放置于生物力学实验机上,各组螺钉进行拔出力试验,对比拔出力性能。结果:ATPRS、ATPS和VBS的平均最大拔出力分别为(287.94±76.78)N、(462.23±174.35)N和(169.20±89.07)N,组间比较,差异均有统计学意义(均 P<0.05)。 结论:ATPRS的拔出力要优于VBS,可为ATPRS在临床上的运用提供生物力学方面的支持。
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编辑人员丨4天前
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外源性肿瘤坏死因子α对三维环境下小鼠间充质干细胞向汗腺细胞分化的影响及机制
编辑人员丨4天前
目的:探讨外源性肿瘤坏死因子α(TNF-α)对三维环境下小鼠间充质干细胞向汗腺细胞分化的影响及其分子机制。方法:(1)取5只6~8周龄雌性C57BL/6小鼠,用烫伤仪在每只小鼠背部制成1个1 cm 2深Ⅱ~Ⅲ度烫伤创面。伤后1 d,取创面全层皮肤组织,采用酶联免疫吸附测定法检测组织中TNF-α浓度。(2)将0.9 g明胶和0.3 g海藻酸钠混匀后溶于30 mL磷酸盐缓冲液中制成水凝胶,取10只1 d龄雌雄不明C57BL/6小鼠足底全层皮肤研磨成真皮匀浆,从10只7 d龄雌雄不明C57BL/6小鼠股骨和胫骨中分离培养间充质干细胞。混合8 mL预热水凝胶、1 mL小鼠足部真皮匀浆、1 mL第2或3代终浓度为1.5×10 5个/mL间充质干细胞悬液,利用三维生物打印机在培养皿中打印出纵横交错的圆柱块共12块。打印块用25 g/L氯化钙溶液交联10 min,加入间充质干细胞培养基常规培养12 h后,按随机数字表法分为空白对照组和TNF-α处理组,每组6皿、6块。2组打印块均更换新鲜的汗腺诱导培养基培养,TNF-α处理组培养基中另加入终质量浓度为20 ng/mL的TNF-α。培养6 h,采用实时荧光定量反转录PCR法检测各组2皿打印块中间充质干细胞的多能性标志物Nanog mRNA的表达,采用蛋白质印迹法检测各组1皿打印块中间充质干细胞的Nanog蛋白表达,样本数均为3。培养14 d,采用实时荧光定量反转录PCR法检测各组2皿打印块中间充质干细胞的汗腺细胞标志物细胞角蛋白14(CK14)、CK18、钠钾ATP酶蛋白a1(ATP1a1)和水通道蛋白5(AQP5)mRNA表达,样本数为3;采用免疫荧光染色检测各组1皿打印块中间充质干细胞CK14、CK18、ATP1a1和AQP5蛋白表达分布。对数据行独立样本 t检验。 结果:(1)伤后1 d,小鼠烫伤创面组织中TNF-α质量浓度为(19±3)ng/mL。(2)培养6 h,TNF-α处理组打印块中间充质干细胞Nanog mRNA和蛋白表达量分别为0.39±0.04、0.36±0.03,均明显低于空白对照组的1.00±0.05、1.00±0.07( t=16.51、14.56, P<0.01)。(3)培养14 d,TNF-α处理组打印块中间充质干细胞CK18、CK14、ATP1a1、AQP5 mRNA表达量分别为0.38±0.03、0.42±0.11、0.23±0.06、0.25±0.03,明显少于空白对照组的1.00±0.03、1.00±0.05、1.00±0.05、1.00±0.07( t=25.31、8.31、17.07、17.06, P<0.01)。(4)培养14 d,空白对照组打印块中间充质干细胞CK18、CK14、ATP1a1和AQP5蛋白均广泛分布于细胞质,而TNF-α处理组打印块中间充质干细胞CK18、CK14、ATP1a1和AQP5蛋白在细胞质的分布较空白对照组明显减少。 结论:外源性TNF-α抑制三维环境下小鼠间充质干细胞向汗腺细胞定向分化,这可能与TNF-α抑制Nanog mRNA和蛋白水平的表达从而使间充质干细胞多向分化潜能下调有关。
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编辑人员丨4天前
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数字化设计导航模板辅助儿童肘内翻截骨术的应用研究进展
编辑人员丨4天前
目的:总结数字化设计导航模板在儿童肘内翻矫形截骨术中的研究进展。方法:在中国知网、万方数据库、中国生物医学文献数据库和Web of Science、PubMed、EMBASE数据库上进行文献检索,分别以"3D打印""导航模板""数字化""三维重建""矫形""肘内翻"和"3D printing""navigational template""three-dimensional reconstruction""orthopedics""cubitus varus"为中英文关键词,检索2010年1月—2020年4月有关数字化设计导航模板辅助儿童肘内翻矫形截骨术的中英文文献。从数字化设计导航模板在儿童肘内翻的畸形评估、术前模拟、导航模板设计、术后效果、应用优势与局限性等方面进行归纳总结。结果:根据纳入及排除标准,最终纳入35篇文献(英文27篇,中文8篇)。相比传统手术,数字化设计导航模板应用于儿童肘内翻截骨,术前矫形能准确地进行肘部畸形三维评估,使得术中操作与术前模拟一致,可实现个性化矫形,截骨精准、创伤小,但手术成本较高。结论:数字化设计导航模板辅助儿童肘内翻截骨矫形具有较好的手术效果和应用前景。
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编辑人员丨4天前
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牵张力对三维打印组织血管管腔形成的影响
编辑人员丨4天前
目的:探讨牵张力对三维打印组织血管管腔形成的影响。方法:采用实验研究方法。取2020年9月—2021年5月于苏州瑞华骨科医院妇产科生产的3名健康产妇(年龄22~35岁)弃用的脐带组织,提取人脐静脉内皮细胞(HUVEC);取2020年9月—2022年9月于苏州瑞华骨科医院手外科行创面修复术的10例男性患者(年龄20~45岁)的废弃正常皮肤组织,提取人皮肤成纤维细胞(HSF)。鉴定2种细胞后取第4~6代细胞进行后续实验。以HUVEC、HSF为种子细胞,以聚己内酯、明胶、透明质酸、纤维蛋白原为支架材料,借助三维生物打印技术,构建三维打印血管化组织。将间距6、10 mm的聚己内酯支架及无聚己内酯支架的打印组织分别设为6 mm间距聚己内酯组、10 mm间距聚己内酯组和无聚己内酯组。培养4 d,取10 mm间距聚己内酯组打印组织,采用细胞活力检测试剂盒检测细胞存活情况并计算细胞存活率。培养14 d,取3组打印组织,肉眼观察组织形变情况;行免疫荧光染色,观察组织中纤丝状肌动蛋白排列,观测组织血管管腔直径、总长度与分支数。设计并打印另带有微弹簧结构的上述3组组织,培养9 d,根据力-位移曲线测量打印组织所受牵张力。以上实验样本数均为3。对数据行单因素方差分析、Tukey检验。结果:培养4 d,10 mm间距聚己内酯组打印组织细胞存活率为(91.3±2.2)%。培养14 d,无聚己内酯组打印组织形变不明显,6 mm间距聚己内酯组和10 mm间距聚己内酯组打印组织发生明显形变。培养14 d,无聚己内酯组打印组织纤丝状肌动蛋白的排列无特定方向,而6 mm间距聚己内酯组和10 mm间距聚己内酯组打印组织中纤丝状肌动蛋白的排列具有方向性。培养14 d,6 mm间距聚己内酯组和10 mm间距聚己内酯组打印组织血管管腔直径分别为(6.0±1.3)、(10.8±1.3)μm,均明显大于无聚己内酯组的0 μm( P<0.05),10 mm间距聚己内酯组打印组织血管管腔直径明显大于6 mm间距聚己内酯组( P<0.05);6 mm间距聚己内酯组和10 mm间距聚己内酯组打印组织血管总长度、分支数均明显短/少于无聚己内酯组( P<0.05),10 mm间距聚己内酯组打印组织血管总长度、分支数均明显短/少于6 mm间距聚己内酯组( P<0.05)。培养9 d,6 mm间距聚己内酯组和10 mm间距聚己内酯组打印组织受到的牵张力分别为(2 340±59)、(4 284±538)μN,均明显大于无聚己内酯组的0 μN( P<0.05);10 mm间距聚己内酯组打印组织受到的牵张力明显大于6 mm间距聚己内酯组( P<0.05)。 结论:三维打印支架结构能对打印组织施加不同大小的牵张力,可通过调控牵张力大小调控打印组织的血管管腔直径。
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编辑人员丨4天前
