导电高分子生物材料在组织工程中的应用

导电高分子材料在具有良好生物相容性的同时,其优异的导电性还可以通过电刺激促进聚合物-组织界面处的细胞黏附、增殖和分化,从而促进组织生长,所以导电聚合物材料在组织工程领域受到了越来越多的重视.单组分导电高分子,如聚苯胺(PANi)、聚吡咯(PPy)、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)及其衍生物,具有良好的生物相容性和优异的导电性,但其较脆且不易加工,限制了其在组织工程领域中的应用.因此,研究开发了基于上述导电高分子和生物相容性可降解聚合物的复合导电聚合物材料,其在具有良好生物相容性和导电性的同时,还具有优异的加工性.本文将总结在组织工程中应用的多种复合导电聚合物材料,包括导电聚合物薄膜、导电纳米纤维、导电水凝胶和导电复合3D支架.此外,组织工程领域的研究表明复合导电高分子材料主要可应用于骨组织工程、肌肉组织工程、神经组织工程、心脏组织工程和皮肤伤口愈合等方面,我们也将对以上方面的应用进行详细论述.     

可控降解性能的生物活性玻璃的制备及其生物活性研究

生物活性玻璃和生物陶瓷材料因其优异的生物相容性而引起广泛关注, 然而现有材料的生物降解性能限制了其在骨组织工程领域的应用. 通过高温熔融法制备了硼硅酸盐生物活性玻璃, 研究显示此类玻璃不仅表现出良好的生物相容性和生物活性, 且在体外含磷溶液中具有完全降解的特性, 降解速率可由玻璃的成分加以控制. XRD和FTIR等实验结果表明, 硼硅酸盐生物玻璃的降解产物为碳酸羟基磷灰石, 接近于人体骨的无机矿物成分.     

磁性氧化铁纳米颗粒的生物相容性研究进展

磁性氧化铁纳米颗粒的生物相容性是其应用于临床研究的前提之一. 生物相容性一般是指材料与宿主之间的相容性, 包括组织相容性和血液相容性. 目前认为, 对生物材料的生物相容性研究与评价应从整体、细胞和分子这3 个水平全方位进行. 本文主要将近期通过细胞、分子和整体水平相关试验进行的磁性氧化铁纳米颗粒生物相容性评价工作的进展及其研究中存在的问题作一综述.     

含有碳纳米管复合材料的细胞亲和性

制备了一种聚-(L-乳酸)(PLLA)和碳纳米管(CNTs)的复合材料, 并利用原子力显微镜(AFM)和接触角检测对材料的表面形貌和性质进行了表征. 初步研究了复合材料的生物相容性以及CNTs对细胞亲和性的影响. 结果表明, 复合材料对于鼠3T3成纤维细胞和Oct-1成骨细胞具有良好的生物相容性. CNTs的加入对细胞亲和性有很大影响, 对细胞的贴附有一定的抑制作用.     

镍钛形状记忆合金在医学中的应用及其进展

NiTi形状记忆合金具有优良的形状记忆效应、超弹性以及生物相容性.能为医学领域中某些尚未解决的难题提供独特的解决办法,是极有发展潜力的一种生物医用材料.NiTi合金的医用研究从70年代末开始,目前已经开发出多种医用产品,但有关的医学基础研究却相对落后.本文综述了NiNi合金在医用研究中的最新进展.     

人体组织能导光吗?

一般认为生物机体组织的导光性能很差。根据目前的测定,这导光性能取决于光的颜色(光谱成分)。在照射人体皮肤时,光穿透的深度只有2—30mm。实验证实,对于多数生物组织(包括皮肤和皮下层),光的传输与入射角无关。而是均匀地沿各个方向传输。所有实验都表明。会发生很强的散射。苏联医学科学院西伯利亚分院临床和实验医学院进行了一系列实验,结果令人惊异。研究人员用白炽灯作为光源,让光线垂直地射向人体表面各个部     

新生物相容性胶水可在15秒内止血

<正>近日,美国研究人员开发出一种生物相容性"胶水"。这种糊状的黏性膏体可密封受伤的组织或器官,并在凝血之前15秒内止血。发明这种"胶水"的灵感来自藤壶。研究小组通过改进他们之前开发的一种黏合剂来模仿藤壶的"胶水"。这种黏性材料由一种名为聚丙烯酸的聚合物和一种名为NHS酯的有机化合物(提供黏附性),以及壳聚糖(一种增强材料吸附性能的糖)组成。研究人员将这种材料的薄片冷冻,将其研磨成微粒,然后将这些微粒悬浮在医用级硅油中。     

皮肤的超级力量

正皮肤是人体最大的器官,对人体而言至关重要。在作为物理屏障的同时,皮肤还具有免疫和感觉功能。表皮之下皮肤最重要的功能是保护机体免受外界损伤。它有三层主要结构:表皮、真皮和皮下脂肪。人体皮肤的大部覆盖着毛发,手掌和足底处则是无毛发的皮肤表皮——皮肤的最浅层,是机体的机械屏障,阻挡异物和病原生物的入侵。表皮有多层结构,最浅层的角质层可以防止机体失去水分、阻止毒物进入     

石墨烯的生物安全性研究进展

石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料,具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料.随着石墨烯在实际中的大规模生产和广泛应用,其生物安全性问题也备受关注.大量报道认为石墨烯是一种生物相容性良好的碳纳米材料,部分研究却发现石墨烯具有一定的生物毒性.石墨烯的生物毒性主要依赖于其理化性质(大小、形状、表面电荷、官能团等),与其使用剂量也密切相关.近年来,研究发现石墨烯纳米材料作用于不同生物体会表现出完全迥异的生物毒性.基于此,本文综述了近年来关于石墨烯在细胞毒性、动物毒性和抗菌性方面的研究进展,以期为石墨烯生物安全性评估和生物医学应用提供参考.     

藕丝电参数对溶液pH值的U/ Ω效应

为了研究藕丝的电特性参数与生物组织的相容性,将藕丝从新鲜莲藕中取出,制作成长度相等的样本,每50根为一束,浸泡在不同pH值溶液中,24h后取出.在温度为23~25℃、湿度为45%~55%的环境下,测量其电感、电容和阻抗.结果表明,藕丝电感和阻抗随溶液pH值呈现U形变化曲线,而电容则呈现Ω形变化曲线,其中U形曲线的最小值和Ω曲线的最大值正好与pH值为7的点(中性溶液)相对应,称这种现象为U/Ω效应.该效应表明,在中性溶液中,藕丝阻抗和电感出现最小值,而电容出现最大值,这与生物组织的电参数变化规律一致,表明藕丝与人体组织在电特征方面具有很好的相容性.本研究提示,藕丝作为一种新型天然生物材料,可能在组织工程、生物医学、生物电子和量子化学等领域具有潜在的广泛应用前景.     

藕丝电参数对溶液pH值的U/Ω效应

为了研究藕丝的电特性参数与生物组织的相容性, 将藕丝从新鲜莲藕中取出, 制作成长度相等的样本, 每50根为一束, 浸泡在不同pH值溶液中, 24 h后取出. 在温度为23~25℃、湿度为45%~55%的环境下, 测量其电感、电容和阻抗. 结果表明, 藕丝电感和阻抗随溶液pH值呈现U形变化曲线, 而电容则呈现Ω 形变化曲线, 其中U形曲线的最小值和Ω曲线的最大值正好与pH值为7的点(中性溶液)相对应, 称这种现象为U/Ω效应. 该效应表明, 在中性溶液中, 藕丝阻抗和电感出现最小值, 而电容出现最大值, 这与生物组织的电参数变化规律一致, 表明藕丝与人体组织在电特征方面具有很好的相容性. 本研究提示, 藕丝作为一种新型天然生物材料, 可能在组织工程、生物医学、生物电子和量子化学等领域具有潜在的广泛应用前景.     

TiO2纳米管生物膜的血液相容性及重吸收功能

采用阳极氧化法制备新型高强度的TiO2纳米管薄膜,通过对纳米管底部进行HF气体腐蚀获得了两端通透的TiO2纳米管阵列薄膜.利用混合种植方法于两端通透的纳米管阵列表面种植了猪肾小管上皮细胞(LLC-PK1)和血管内皮细胞(ECV304),成功制备了具有生理功能的TiO2纳米管生物膜材料.运用血浆复钙化法对比研究了载玻片、纯金属钛片、未种植细胞TiO2纳米管和种植细胞TiO2纳米管的血液相容性,并采用自制的装置检测了该生物膜对钠钾离子的重吸收功能.结果表明,种植细胞的纳米管阵列薄膜的血液相容性要远远好于其他对照组,且该生物膜具有很好的重吸收功能,证实所制备的TiO2纳米管阵列生物膜具有良好的生理功能,是用于生物透析较为理想的候选材料.     

科技传真

防伪新招——抗体隐形商标 一项新近问世的防伪新方法,足以令造假者望而生畏。美国的科研人员已经成功地将抗体作为制造防伪商标的新材料。 众所周知,抗体是人体免疫系统用以攻击病毒的“子弹”。现在,研究人员用抗体来印制商标上的数字,由于抗体具有无色的特点,肉眼难以发现它的踪迹。该产品的制造商、美国马萨诸塞州坎布里奇生物标记公司的研究人员介绍说:“抗体隐形商标适用范围很广。从牛仔裤     

贻贝胶使伤口愈合如初

<正>不想伤口留下疤痕?试试贻贝胶吧。这种海洋软体动物分泌的一种胶类物质能使大鼠的伤口完美愈合。已经有许多帮助人们减轻疤痕的产品投放市场,包括激光疗法等。但最近研究人员发明了一种新型的取自贻贝的"胶"泥,帮助伤口愈合。当在皮肤中起支架作用的胶原蛋白断裂开来并     

有记忆功能的“智能”塑料

最近出版的《科学》杂志称 ,由美国和德国科学家开发出的一种能够自动成形的塑料可用作手术缝合线和医疗植入物。这种“智能”塑料由热塑性塑料聚合物制成 ,可被人体吸收 ,经设计后能够记忆一种特定的形状 ,当加热到体温时 ,它就会自动转化成所需的形状。参与该研究的美国麻省理工学院的科学家说 ,这种塑料可用来制作植入物或骨钉 ,植入人体时比细线略粗一点。加热之后就会变成所需的植入物形状。由于该材料具有记忆功能 ,它能以一个松散线团的形式穿过切口。当被加热到体温时 ,材料“记起了”它设计好的形状和大小 ,然后收缩拉紧伤口。等伤…     

纳米羟基磷灰石/胶原/磷酸丝氨酸仿生复合骨组织工程支架材料的制备及表征

制备仿生型骨组织工程支架复合材料, 观察并分析支架的结构特征、矿化性能、细胞相容性及体内骨修复性能. 将纳米羟基磷灰石粉体、胶原蛋白溶液和磷酸丝氨酸按比例混合, 搅拌均匀, 再进行交联处理, 最后冷冻干燥得到支架材料. 所制备的复合支架材料具有三维多孔的微观结构; 在模拟体液中的矿化产物其形态受复合材料中有机成分的调控; 该复合支架具有良好的生物相容性, MC3T3-E1细胞在支架上黏附、拓展并可与材料相互作用; 植入骨缺损12周后能够促进新骨形成. 纳米羟基磷灰石-胶原蛋白-磷酸丝氨酸(nHA-COL-PS)支架材料是性能良好的组织工程支架材料, 可用于骨缺损的修复.     

构建生物人工肾取得新进展——;等

肾脏疾病已成为威胁人类健康的重大疾病, 现有的治疗方式——连续性血液透析合并生物人工肾小管辅助装置 (CRRT/RAD)体积大、治疗费用高且功能分立, 未能有效地治愈肾病患者、降低患者的死亡率; 肾脏移植尽管能有效改善这一症状, 但因供体器官太少而受到限制. 另外, 目前的人工肾装置均采用聚砜膜等高分子聚合物作为细胞种植的基底, 这些材料孔径分布不均匀且孔密度低, 导致流通量下降, 不利于透析装置的微型化和体内移植. 为此, 研究具有微型化、可移植的新型生物人工肾成为迫切需要, 其最关键的是新型透析膜材料的选择. 采用电化学阳极氧化法制备的TiO₂ 纳米管阵列, 成本低、结构易控制、具有良好生物相容性及高的孔隙率, 被认为是理想的生物医用材料, 且TiO₂ 在生物医学领域的应用目前已有文献报道. 因此, 将其用于种植具有重要肾脏功能的肾小管上皮细胞是该研究的基础及核心.     

生物可降解高分子形状记忆合金的研究和进展

高分子形状记忆材料近年来吸引了许多研究者的目光, 因其低廉的成本、优异的加工性能、良好的回复性、多变的力学和物理性能等优势迅速地发展起来. 但随着石油紧缺和全球暖化等问题, 开发绿色、可降解的生物高分子形状记忆材料成为新的发展趋势. 其中, 绿色材料聚乳酸以其优异的力学强度、生物降解性和生物相容性, 在可降解的生物高分子形状记忆材料的研究和应用方面有很大的发展前景. 本文主要就生物可降解高分子形状记忆材料的发展现状、形状记忆机理、材料选择和国内外最新研究进展等进行了介绍、评述和展望.     

腺嘌呤生物金属有机框架的配位化学及超分子识别

生物金属有机框架(biological metal-organic framework,Bio MOF)是近十来年发展起来的一类新型晶态多孔材料,它采用生物分子作为有机连接体,本身具有优良的生物相容性,为生物学和医学方面的应用提供新的机遇.本文总结了腺嘌呤作为有机配体与金属离子组装形成Bio MOF的配位化学和结构特点,介绍带有开放WatsonCrick位点(open Watson-Crick site)的Bio MOF及其主客体化学的研究,并展望其在化学和生物领域中的前景.     

科技传真

皮肤产生创伤后,结构类似织物的胶原质组织(皮肤的强度取决于胶原质)往往会受到破坏。如果要使愈合后的皮肤与受伤前一样,则需要很长时间。但是,在远古时期,因医疗条件所限,一个人受伤后,伤口若不能快速愈合,他就会死亡。所以,在长期进化的过程中,人体修补伤口的时间逐步缩