组织工程在美国

组织Ｌ程将工程学和生命科学的原理和方法应用于制造生物替代物以恢复、维持和改善生物体的功能。这是一个极其重要的研究领域，已在全世界范围内兴起。在美国，自１９８８年以来，在国家科学基金会的积极推动下，通过课题研究以及一系列该领域的专家小组讨论会，组织工程研究已经拉开帷幕。本文首先简要地回顾美国的组织工程研究活动缘起，然后将论题集中在作为组织工程基础的细胞培养技术方面，再讨论一些应用的例子，包括人工皮肤和包封细胞在人工生物器官开发中的应用；对培养中的血管重建方法也作了简要讨论，这种重建血管的方法既在基础研究中应用，也在外科分流术中作为一种人工血管来植入。最后提到了组织工程其它的一些潜在应用以及这门技术未来发展的一般领域。     

基于微流控芯片构建一种新的体外血管生成模型

血管生成在许多生理和病理过程中发挥着重要作用, 但血管生成的机理仍不清楚.因此, 为探明血管生成机理及开发"血管生成相关"疾病的治疗方法, 在体外构建一个合适的血管生成模型是十分必要的. 基于微流控系统构建了一种新型体外血管生成模型, 该系统不仅能为内皮细胞生长提供一种近似于在体的微环境, 并能实时监测内皮细胞对其微环境所发生变化的响应. 为评价该系统用于血管生成模型建立的可行性和优越性, 考察了促血管生长因子对内皮细胞增殖、迁移和管样结构形成能力的影响. 研究结果表明, 在促血管生长因子的诱导作用下, 内皮细胞在三维基质材料中的增殖能力大大提高(提高了 59.12%);在促血管生长因子浓度梯度的诱导作用下, 内皮细胞定向从低浓度往高浓度侵入基质胶且形成管腔样结构. 以上结果表明, 该系统不仅能为血管生成机理的阐明提供一个良好的研究平台, 还能为促血管生成药物或者抗血管生成药物的筛选提供一个合适的筛选平台.     

肝内胆管力学特性的实验研究

根据Strahler分级法确定了肝内胆管的形态级别。在此基础上，剥离了6例狗的肝内三级胆管，对其进行单向拉伸试验，计算分析发现，表征胆管力学特性的dσ/dε、α1和α2的值均随胆管分级数的不同而逐级变化。     

挤压速度对Ti6Al4V钛合金等通道转直角挤压过程 影响的数值模拟

采用Deform-3D有限元软件,对样品初始温度为900℃的Ti6Al4V钛合金等通道转直角挤压在0~5 mm/s的下压速度范围内进行了数值模拟。模拟计算结果表明：在相同的挤压速度下,试样通过转角后的温度降低速率减小;挤压速度越大,挤压过程所需的荷载越低,应变累积越小,等效应力越低,应力集中现象越少,挤压过程中试样的温降越小;本研究条件下,挤压速度值选定为5 mm/s。     

一种新型细胞趋化迁移微流控通道的构建及表征

细胞迁移、趋化在多种生理和病理过程中扮演着重要角色. 传统方法, 如琼脂糖平板法、Transwell 小室法等大多是在单因素条件下检测细胞迁移情况, 不能建立起多参数可控的实验环境. 微粒流控芯片能保证迁移试验在多参数条件下完成并进行实时观测, 然而制作微芯片采用的光刻法工艺复杂、成本昂贵. 本文采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)铸模, 抽去微丝后制成一种高500 μm 的微通道, 在通道中可生成持续的较恒定的浓度梯度和压力梯度. 将通道应用于细胞趋化试验中, 进一步验证了这种微流动通道制作技术的可行性和适用性.     

基于微丝的PDMS微流动通道制作技术

微流动通道是微流控芯片的重要组成部分, 其加工技术的每一步进化或简化一直为国际学术界与工业界所重视. 提出了一种基于微丝的PDMS微流动通道制作技术. 该技术利用一些简单的模具辅助固定和布置微丝, 然后将PDMS预聚物浇注于模具中浸没微丝并固化, 固化后抽出微丝形成PDMS微通道或通道阵列, 在与通道垂直的方向上打孔并封装, 形成与通道外部物质交换的接口. 实际制作通道时可采用商用化的金属微丝(如不锈钢微丝), 直径从100~20 μm不等. 较为详细地介绍了利用这种技术来构建多种拓扑结构的二维或三维通道或通道阵列, 例如直通道、交叉通道、弯曲通道等的能力. 进一步, 基于金属微丝的电磁特性, 这样的微通道制作工艺还被应用来构建出适于电磁控制和温度控制的微流动通道装置. 最后, 通过圆截面微通道的光路分析、微通道内粒子流动的图像测速(Micro-PIV)与微液滴形成实验及分析进一步印证了这种微流动通道制作技术的可行性和适用性.     

基于聚吡咯的基因电子学:电化学DNA生物传感器

导电聚吡咯因其特殊结构和优异物化性能,成为构建电化学DNA生物传感器的一种新的介导材料,同时为未来基因电子学的发展提供了新的思路.综述了近年来聚吡咯在电化学DNA生物传感器中的实际应用,讨论了聚吡略电化学DNA生物传感器构建中的电极选择、电极修饰及DNA探针固定化策略;结合微阵列、微流控技术及纳米材料,对聚吡咯电化学DNA生物传感器的研究动向和应用做了探讨性展望.     

基于小波的扰动流场下细胞形态图像

研制带后向台阶的流动腔实验装置,将内皮细胞成功地种植到流动腔底部,并在扰动流场作用下加以培养;应用基于多分辨率分析的二维小波图像压缩以及图像降噪与压缩方法,对图像进行了有效的降噪与压缩.流动腔内位于第1、2和3位置的细胞在扰动流场剪切应力作用12 h后,摄取它们的图像并进行了灰度直方图分析.分析表明,细胞形态与其所受的剪切应力有密切的关系,即细胞沿剪应力的方向发生拉伸现象,剪应力的幅值越大,拉伸越显著.反映在直方图上,细胞承受剪应力的增加导致其图像的直方图中心向灰度值低端移动.研究结果对流动腔实验装置的集成化、微型化和图像的实时处理与显示具有一定的价值.     

核酸阵列杂交中的微流变学

“核酸阵列杂交中的微流变学”项目由重庆大学自2005年起承担并完成。 本项目旨在将核酸阵列杂交的动力学与微流变学这两个原来不曾有数据关联的方面建立可定量描述的技术途径,实现从微流变学角度考察核酸微阵列杂交的动力学过程,并提出创新的微阵列技术或方法。