生物材料综述 biomaterial review 栏目所有文章列表

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    胶原蛋白肽改善皮肤的潜力及提升其生物利用度的对策
    白 磊, 汪 洋, 田晓静, 王稳航
    中国组织工程研究    2023, 27 (21): 3382-3390.   DOI: 10.12307/2023.458
    摘要1674)      PDF (1591KB)(3731)   


    文题释义:

    胶原蛋白肽:由天然胶原蛋白或明胶水解而成的小分子生物活性肽,口服或者经皮吸收后对皮肤具有构建和吸水、保湿作用,由氨基酸经过不同的排列和组合所形成的线性或环状化合物,分为寡肽和多肽2种,3-20个氨基酸组成的寡肽占比较大。
    生物利用度:物质穿过肠屏障、到达血液循环并可用于代谢过程或在体内(在文章中为皮肤)储存的生物活性化合物(在文章中为胶原蛋白肽)的相对量。

    背景:胶原蛋白肽是由胶原蛋白水解而成的低分子质量活性肽,可经人体消化吸收,参与人体的蛋白质合成代谢,从而对皮肤健康产生积极作用,但目前胶原蛋白肽的吸收递送机制尚未完全明确,且存在着生物利用度低的问题。
    目的:文章探讨了提高胶原蛋白肽的生物利用度以促进皮肤改善的潜在措施。
    方法:用计算机检索ScienceDirect、PubMed、中国知网、Sci-Hub、百度学术数据库从2009年1月至2022年3月有关胶原蛋白肽制备、组成、消化及其生物利用度,皮肤构造、光老化及自然衰老,胶原蛋白肽口服体内运输机制、胶原蛋白肽透皮吸收机制及胶原蛋白肽与其他物质的协同吸收等相关文献,以“胶原蛋白、胶原蛋白肽、胶原蛋白肽制备、光老化、胶原蛋白肽经皮吸收”为中文检索词检索,以“collagen,collagen peptide,preparation of collagen peptide,photoaging,oral absorption”为英文检索词检索。最终纳入82篇文献进行综述分析。
    结果与结论:①光老化及自然衰老导致皮肤组织损伤,胶原蛋白肽可经口服胃肠消化后通过血液输送至皮肤,并通过内在分子机制构建皮肤组织,也可通过皮肤表层吸收对真皮层产生积极作用。②目前,口服胶原蛋白肽的生物利用度低且其递送机制主要集中在胃肠阶段,经皮吸收也存在表皮阻力过大的问题。③对于提高口服生物利用度应充分关注胶原蛋白肽的来源、氨基酸组成及肽序列,探究其分子质量、给药剂量及与不同物质或酶辅因子的协同吸收,寻找更多优质递送载体,以期提高胶原蛋白肽的生物利用度。④对于经皮吸收应充分利用先进技术、材料或改进后的物理化学方法降低皮肤物理阻力或提高分子渗透效率。⑤未来研究者们应考虑同时利用胶原蛋白肽口服与经皮吸收途径,以期实现更快、更有效地恢复光老化及自然衰老导致的皮肤组织问题。
    https://orcid.org/0000-0001-6979-8805(白磊);https://orcid.org/0000-0003-0219-8287(王稳航)
    中国组织工程研究杂志出版内容重点:生物材料;骨生物材料口腔生物材料纳米材料缓释材料材料相容性组织工程
    可注射海藻酸钠水凝胶的制备及应用
    陈小芳, 郑国爽, 李茂源, 于炜婷
    中国组织工程研究    2024, 28 (5): 789-794.   DOI: 10.12307/2024.245
    摘要1641)      PDF (988KB)(1904)   


    文题释义:

    海藻酸钠:是一种线性的共聚产物,其结构包括β-1,4-糖苷键连接的α-L-古洛糖醛酸(G单元)和β-D-甘露糖醛酸(M单元)。
    水凝胶:是亲水性高分子化合物结合成三维网状结构的复合物,主要通过物理或化学方式结合,其物理化学性能与人体组织非常相近,具有水分含量高、生物相容性好、可降解性好等优点。


    背景:天然来源的多糖海藻酸钠具有含量高、成本低、生物相容性好、生物可降解性好等特点,在可注射型水凝胶的生产中得到了广泛应用,成为制备可注射水凝胶的理想原料之一。

    目的:就海藻酸钠的性质、可注射海藻酸钠水凝胶的制备及其在组织工程中的应用进展进行综述。
    方法:利用计算机检索Web of Science、PubMed、中国知网等数据库,中文检索词为“海藻酸钠;水凝胶;可注射”,英文检索词为“alginate;hydrogel;inject*”,检索文献时间范围为2017年6月至2022年6月。

    结果与结论:由于海藻酸钠来源广泛,分子链结构上存在着许多可改性基团,可用各种共价交联或非共价交联的方法合成多种性能优良的可注射型水凝胶;将其他具有生物功能的分子引入海藻酸钠水凝胶中,可以调节其功能、拓宽其应用范围。另外,由于生物相容性和生物可降解性等优良的物理化学特性,可注射型海藻酸钠水凝胶在生物医学方面有着广泛的发展潜力,海藻酸钠水凝胶在体外与各种药物、细胞、因子或其他生物作用分子均匀调配,在人体内可形成凝胶,在基因载体、细胞支架和创口修复中起着举足轻重的作用。

    https://orcid.org/0000-0002-6992-7221(陈小芳);https://orcid.org/0000-0002-7403-1382(于炜婷)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:生物材料;骨生物材料口腔生物材料纳米材料缓释材料材料相容性组织工程

    筋膜加压带在运动与康复领域的应用与机制
    闫海龙, 霍江涛, 周五成, 白雪桦, 梁媛媛
    中国组织工程研究    2024, 28 (3): 464-471.   DOI: 10.12307/2023.878
    摘要1367)      PDF (1333KB)(950)   


    文题释义:

    筋膜加压带:是一种天然乳胶带状橡胶弹力带,拥有一定的厚度和良好的弹性,用于缠绕在需要的关节或肢体表面产生较大压缩力,并配合关节与肌肉活动使用,是一种新兴的防治损伤工具与辅助运动训练策略。
    康复:综合和协调地应用医学、社会、教育,职业等措施对残疾者进行训练或再训练,减轻致残因素造成的后果,以尽量提高其活动功能,改善生活自理能力,重新参加社会活动。


    背景:筋膜加压带是一种新兴的防治损伤工具与辅助运动训练策略,其可以增加关节活动度、提高运动表现、缓解疼痛,在运动与康复领域的应用越来越广泛。

    目的:对筋膜加压带的作用机制和其在运动与康复领域的应用进行综述,为后续研究提供借鉴。
    方法:以“筋膜加压带、肌筋膜加压带、组织加压带、巫毒带、血流限制、筋膜剪切、肌肉骨骼康复、运动损伤”为中文检索词,检索中国知网、万方、维普数据库;以“tissue flossing;compression tissue flossing;floss band;voodoo flossband;blood flow restriction;shearing of fascia;musculoskeletal rehabilitation;sport injury”为英文检索词,检索PubMed及EBSCO数据库,检索各数据库2000年1月至2022年10月的相关文献,根据纳入及排除标准最终纳入86篇文献。

    结果与结论:筋膜加压带干预可改善下肢关节活动度、提高冲刺和跳跃运动表现、促进关节损伤康复,在主观上起到缓解疼痛的作用。但筋膜加压带干预对改善上肢关节活动度效果并不显著,对急性提升下肢肌力尚有争议,对提升下肢平衡稳定、改善心理状态有良好趋势,但还需更多研究去证实。筋膜加压带干预的可能机制主要是筋膜剪切、疼痛门控、血流限制与再灌注、压迫作用。筋膜加压带是一种有用的治疗选择,它可以在未来的运动训练、运动损伤预防和康复领域提供重要的贡献,但还需要进行更多长期深入的研究。

    https://orcid.org/0000-0001-9880-9833(闫海龙)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:生物材料;骨生物材料口腔生物材料纳米材料缓释材料材料相容性组织工程

    金属离子抗炎作用的分子机制
    江纯静, 杨成雪, 喻正文, 张 剑
    中国组织工程研究    2024, 28 (10): 1626-1633.   DOI: 10.12307/2024.267
    摘要1357)      PDF (1506KB)(503)   

    文题释义:

    金属离子:是某种物质溶于水后的金属元素的离子。金属离子是维持多相体系的渗透平衡和广泛酶反应的必要组成部分,可通过自身化合价的变化来传递电子,完成生物体体内的氧化还原反应,维持生物体体内水和电解质的平衡等。
    抗炎作用:是指机体抵抗炎症的发生和蔓延,通过促发免疫反应募集巨噬细胞及中性粒细胞等免疫细胞,分泌抗炎细胞因子,下调炎症相关信号通路等从而使机体炎症反应消退。


    背景:抵抗炎症反应是促进损伤组织修复的重要环节,改善医用生物植入材料所造成的局部炎症反应是近几年有待解决的关键问题。

    目的:综述常见金属离子的抗炎作用及相关分子机制,为改善生物植入材料导致的宿主早期炎症反应提供一定理论参考。
    方法:利用计算机检索PubMed、Web of Science、中国知网及万方数据库中相关文献,以“金属离子,镁离子,锌离子,银离子,铜离子,炎症,抗炎作用,氧化应激,免疫调节,信号通路”为中文检索词,以“metal ions,magnesium ion,zinc ion,silver ion,copper ion,inflammation,anti-inflammatory effects,oxidative stress,immunoregulation,signaling pathway”为英文检索词进行检索,通过阅读文题和摘要进行初步筛选,最终纳入80篇文献进行结果分析与总结。

    结果与结论:①镁、锌、银、铜等金属离子具有良好的抗炎作用,该抗炎作用的强弱与其剂量及作用时间具有强相关性,未来可考虑通过控制离子的释放速率以及调节适宜治疗浓度以达到最佳抗炎效果。②镁离子和锌离子表现出优异的抗炎活性,镁离子常以硫酸镁等化合物形式在抗炎治疗中发挥益处,锌离子则以锌饲料作为锌的主要补充来源调节机体炎症反应。③银离子和铜离子具有一定抗炎作用,但仍以优异的抗菌活性占首要地位,主要以纳米颗粒及生物涂层等方式发挥作用。④镁、锌等金属离子可与天然提取物结合形成复合物发挥抗炎作用,该方法具有价格低廉、来源广泛的优点,是可持续的绿色途径,值得临床推广。⑤镁、锌、银、铜等金属离子通过减少宿主氧化应激损伤、调节免疫细胞、抑制核转录因子κB、Toll样受体、STAT3和NOD等炎症信号通路共同发挥抗炎作用。⑥金属离子抗炎相关分子机制是一个复杂网络,并非是某个单一通路的作用,而应该是多个信号通路的集合,目前仍有许多潜在机制尚未被发掘,未来需要更加系统地阐明各个信号通路之间的相互联系。

    https://orcid.org/0009-0009-4671-7166(江纯静);https://orcid.org/0000-0002-9480-3167(张剑)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:生物材料;骨生物材料口腔生物材料纳米材料缓释材料材料相容性组织工程

    金属离子掺杂羟基磷灰石骨修复材料的特性及应用
    齐军强, 郭 超, 牛东阳, 王浩田, 肖 冰, 许国华
    中国组织工程研究    2023, 27 (21): 3415-3422.   DOI: 10.12307/2023.179
    摘要1339)      PDF (892KB)(3035)   


    文题释义:

    羟基磷灰石:与人体骨组织的结构相似,具有六边形晶体结构,包含一个结晶学上独立的磷酸盐位点和2个不同的钙位点,可以容纳与钙离子大小相似的各种化学元素,在降解过程中可释放离子,参与生理活动,可促进骨组织再生,但其机械性能较差、骨诱导效率偏低,需对其结构进行改变或与其他物质混合制备性能优异的骨修复材料。
    金属离子:具有许多生理功能,包括调节信号转导、能量代谢、金属蛋白表达、细胞增殖和分化、血管生成,可取代羟基磷灰石的钙离子,影响其结晶学特性,增强其物理性能、机械性能,促进骨组织生长、矿化,并赋予羟基磷灰石成血管能力、免疫调节及抗菌性等特性。

    背景:目前用于骨修复的自体骨和异体骨存在来源有限、供骨区并发症、潜在的疾病传播风险、免疫排斥反应及价格昂贵等问题,临床应用受到限制,人工骨修复材料作为骨移植替代材料得到了广泛研究。
    目的:总结金属离子掺杂改性羟基磷灰石用于骨组织修复的研究现状。
    方法:检索2000年1月至2022年5月PubMed、Web of Science、中国知网及万方数据库收录的相关文献,中文检索词为“金属离子、羟基磷灰石、掺杂改性、骨修复”,英文检索词为“Metal ion,Hydroxyapatite,Doping modification,Bone repair”。最终纳入61篇文献进行综述分析。
    结果与结论:①离子掺杂羟基磷灰石具有良好的特性,锶可增强成骨细胞的骨生成过程,并抑制破骨细胞介导的骨吸收,锶掺杂羟基磷灰石在骨质疏松性骨缺损修复方面具有独特的优势。②铜、锌、银、镁、铁具有一定的抗菌活性,其中银、锌具有优异的抗菌性,掺杂改性羟基磷灰石对预防和治疗骨科感染具有重要意义。③铜可促进血管内皮细胞迁移,增加血管生成,掺铜羟基磷灰石可用于乏血管部位的骨组织修复。钡具有显影性,与羟基磷灰石等其他材料复合可制备显影骨修复材料。④锶-铁共掺杂羟基磷灰石可调节细胞免疫,促进血管和骨生成。镁、锌-锶掺杂的羟基磷灰石可诱导利于成骨的弱碱性环境,具有优异的成骨能力。⑤一定含量的镁掺杂的羟基磷灰石具有与皮质骨相匹配的抗压强度,有望用于负重部位的骨组织修复。低浓度的离子掺杂可提高羟基磷灰石的机械性能和成骨活性,并赋予其抗菌活性、促血管生成、免疫调节等能力。⑥当离子浓度过高时,则会产生毒性作用,目前关于各离子的最佳掺杂浓度尚无定论,未来需深入研究。⑦离子参与骨代谢的机制以及是否会影响其他细胞活动需关注探索;如何实现植入材料的缓慢降解、金属离子的缓慢释放,使其与骨修复过程相匹配,有待进一步研究。⑧优化羟基磷灰石的合成方法和离子掺杂技术,制备与天然骨机械性能匹配的材料是今后研究的一个方向。
    https://orcid.org/0000-0002-1492-9289(齐军强)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:生物材料;骨生物材料口腔生物材料纳米材料缓释材料材料相容性组织工程

    镁合金生物材料降解对内皮化细胞的影响
    董士武, 周岚曦, 邵 路, 喻正文
    中国组织工程研究    2023, 27 (21): 3398-3406.   DOI: 10.12307/2023.467
    摘要1333)      PDF (1875KB)(839)   


    文题释义:

    镁合金生物材料:在纯镁中加入Al、Zn、Ca、Mn、RE等无细胞毒性的合金元素可改善镁合金材料的力学性能、生物相容性、组织相容性,同时能在受植区为细胞黏附和骨的成长提供环境和支持。
    内皮化:血管受病理性或生理性刺激时内皮细胞被招募,迁移至受损区并增殖或内皮祖细胞通过归巢于内皮损伤部位,诱导血管生成,以修复损伤形成新血管。

    背景:镁合金材料依靠其优良的生物相容性和可降解性被誉为“革命性的金属材料”,其降解对内皮化的影响具有重大研究意义。
    目的:综述镁合金材料的研究进展。
    方法:利用计算机检索PubMed、中国知网数据库、Web of Science和Elsevier等数据库中的相关文献,以“金属生物材料,镁合金材料,血管支架,内皮化,动物实验,体外实验”为中文主题检索词,以“Metallic biomaterials,Magnesium alloys, Vascular stents,Endothelialization,Animal experiments,In vitro”为英文检索词进行检索,检索时限为2015-2022年,通过阅读文题和摘要进行初步筛选,最终纳入 116 篇文献进行结果分析。
    结果与结论:镁合金材料降解形成的含一定浓度镁离子的微环境有利于内皮细胞及平滑肌细胞的增殖,镁离子对内皮化的作用基本被认可。但降解速率过快是镁合金的最大问题,镁离子浓度过高会出现细胞毒性,因此目前的研究多集中于改善其降解,提高生物相容性。目前常见的改善镁合金降解的方法有纯化、合金化、表面改性,均可提高其耐腐蚀性,并且不同元素的合金化对镁合金的改善是不同方面,未来可能针对不同需求来选择不同合金化的镁合金以适应临床患者的情况,除引入其他元素外,改进镁合金的制作工艺改善降解问题也可能是一种值得尝试的方法。
    https://orcid.org/0000-0002-7145-7361(董士武)
    中国组织工程研究杂志出版内容重点:生物材料;骨生物材料口腔生物材料纳米材料缓释材料材料相容性组织工程
    纳米材料的抗菌机制及在口腔感染性疾病中的作用
    罗廷炎, 顾 瑜, 秦晓飞
    中国组织工程研究    2023, 27 (21): 3407-3414.   DOI: 10.12307/2023.133
    摘要1296)      PDF (1248KB)(2153)   


    文题释义:

    纳米材料:是指在三维空间中,至少有一维是处于纳米量级(1-100 nm),它是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的新一代材料,包括无机和有机两大类。与常规材料相比,纳米材料具有比表面积增加、表面能降低等特性,由于其组件的尺寸较小,界面占据了组成的相当大一部分,导致由纳米颗粒组成的系统具有许多不同于典型宏观材料系统的优势。这些优异特性使得纳米材料在众多领域有着广泛而诱人的应用前景。
    口腔感染:是指各种生物性因子侵入并在宿主的口腔内增殖,在生物因子与宿主相互作用下产生的一系列全身和局部组织的防御反应。

    背景:口腔感染一直是威胁人体健康的一个重要因素,它是口腔医学领域的主要研究内容之一。纳米材料作为一种新兴且治疗效果卓越的抗菌材料,由于其稳定性好、不容易受到抗生素耐药性机制的影响、抗菌作用强、抗菌谱广等特点,已逐渐成为预防和治疗口腔感染性疾病的一种全新手段。
    目的:归纳总结纳米材料的抗菌机制及在口腔感染性疾病中的研究现状,为口腔感染的防治提供新的研究方向和依据。
    方法:第一作者于2022年2月使用计算机在PubMed、万方数据知识平台和中国知网数据库检索2000年1月至2022年2月发表的相关文献,以“nanomaterials,bacteriostat,oral infection”为英文检索词,以“纳米材料,抑菌,口腔感染”为中文检索词,最终纳入97篇文献进行分析。
    结果与结论:①纳米材料的抑菌机制主要为:表面接触、浸入-渗透、催化氧化以及光热细菌裂解,通过这些机制使其在口腔感染性疾病中有着良好的抑菌表现;②与传统材料相比,纳米材料与致病菌接触的概率大,同时具有较强的抑菌能力,这些优势使得其在口腔感染的预防和治疗中取得不俗的成效。但在临床应用方面,纳米材料仍然存在着不少问题,例如:金属纳米颗粒的生物相容性较差,具有浓度依赖性;系统科学的生物安全性评价体系尚未成熟,从实验室到临床转化的过程中经常会伴随着参数的优化,甚至方法的改变,在临床上可实际应用的纳米制剂种类并不多;虽然已有脂质体等纳米材料可进行大规模生产,但当纳米颗粒涉及到需要进行多步修饰或者复杂技术时其大规模和可重复合成会更加困难,目前仍有许多纳米材料的制备工艺并不完善,还不能实现大范围的普及使用,未来需进一步发掘其应用潜力。

    https://orcid.org/0000-0003-0625-2658(罗廷炎);https://orcid.org/0000-0001-5553-768X(秦晓飞)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:生物材料;骨生物材料口腔生物材料纳米材料缓释材料材料相容性组织工程

    口腔种植体材料表面处理及其抗菌、诱导成骨的能力
    王月升, 高 炜, 彭 诚
    中国组织工程研究    2023, 27 (12): 1961-1968.   DOI: 10.12307/2023.108
    摘要1295)      PDF (1997KB)(624)   

    文题释义:
    牙种植体:通过外科手术的方式将其植入人体缺牙部位的上下颌骨内,待手术伤口愈合后,在其上部安装修复假牙的装置。种植牙的核心关键在于种植体部分,种植体部分相当于真牙的牙根,对于整个牙齿的固定起到了至关重要的作用。
    生物相容性:指生命体组织对非活性材料产生反应的一种性能,一般是指材料与宿主之间的相容性。生物材料植入人体后,对特定的生物组织环境产生影响和作用,生物组织对生物材料也会产生影响和作用,两者的循环作用一直持续,直到达到平衡或者植入材料被去除。

    背景:种植体材料应具备良好的生物相容性、耐腐蚀性、耐磨性以及优良的力学性能。目前常用的种植体材料主要有金属及其合金、陶瓷、高分子聚合物等。因口腔内复杂的组织微环境,以及患者自身的饮食和卫生习惯,口腔内细菌滋生而引起的种植体周围炎也是导致种植体失败的重要因素。越来越多的研究者探究种植体表面的处理方法以及抗菌涂层,以期材料具有更好的诱导成骨能力和抗菌性。
    目的:针对种植体的材料、表面处理工艺以及表面涂层类型3个方面进行了归纳总结,以供研究和临床参考。
    方法:应用计算机在Web of Science、CNKI中国期刊全文数据库和万方数据库检索涉及牙种植体生物领域的相关研究,检索关键词为“dental implant,dental implants materials,dental implant surface treatment,antibacterial activity”“牙种植体表面处理,牙种植体表面涂层,牙种植体材料,牙种植体骨结合,牙种植体周围炎,抗菌活性”,检索时间为 2011年3月至2021年8月,共检索到1 500篇相关文献,实际纳入67篇。
    结果与结论:牙种植体在临床已经得到相对比较广泛的应用和发展。但对于种植体材料而言,纯钛类种植体因其弹性模量过高和引发的炎症问题仍需进行改善;后被研发出的钛合金也存在刺激骨生长的问题;钽及钽基合金因价格昂贵,多以涂层形式出现,在临床应用受到限制;而陶瓷类种植体如氧化锆的远期效果仍需进一步观察和验证,该类种植体脆性大、易断裂;高分子材料弹性模量与骨组织接近,但其强度和成骨活性仍需进一步研究。除此之外,口腔内复杂的微生物环境引起的种植体周围炎也会导致种植体失败。因此,在牙种植体表面进行表面处理和涂层技术,以促进骨形成、骨结合、抗感染等问题是非常有必要的,在今后的研究中,二者联合应用的方式有望成为学者们关注的一大方向。

    https://orcid.org/0000-0003-1309-7078(王月升)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:生物材料;骨生物材料口腔生物材料纳米材料缓释材料材料相容性组织工程

    缺血预处理提升运动表现——方法、应用及机制
    王 周, 吴 迎
    中国组织工程研究    2023, 27 (30): 4869-4875.   DOI: 10.12307/2023.595
    摘要1281)      PDF (916KB)(388)   


    文题释义:

    缺血预处理:是指对指定的组织器官进行短暂血流阻断后,再重新灌注血流以激发器官组织产生的自发性保护作用,以增强对长时间缺血的抵抗力,从而减轻缺血-再灌注损伤的方法。
    运动表现:是指人体在运动过程中所具备的基本素质的综合体现,一般通过运动结果和过程效率两个维度进行评价。

    背景:缺血预处理的保护效应在医学领域已经得到广泛证实和应用,但在运动领域的使用方法、干预部位、施加压力和时长尚无统一定论,对于不同运动类型的运动表现的作用效果在相关研究间也存在一定的差异。
    目的:阐述国内外关于缺血预处理提升运动表现的研究现状,为缺血预处理在运动领域的应用提供最佳方法和理论支持。
    方法:在中国知网、万方数据、维普、Web of Science、EBSCO、PubMed和Cochrane数据库进行文献检索,以“缺血预处理、预适应、预处理、血流限制”和“运动、运动表现”为中文检索词,以“Remote conditioning,Remote ischemic conditioning,transient limb ischemia,muscle ischemia,ischemic preconditioning”“exercise performance,sport,exercise,athletes”为英文检索词,最终纳入69篇文献进行综述分析。

    结果与结论:①缺血预处理的干预方式分为远程缺血预处理和局部缺血预处理,常见施加部位为上臂或大腿中下1/3交界处,双侧同时或交替进行皆可,压力为220 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa),干预时长常采用4×5 min。②缺血预处理在运动科学领域的研究集中于自行车、游泳、跑步和抗阻训练等,该方法对提升有氧耐力、无氧耐力和力量耐力的运动表现效果显著,但其对爆发力的影响仍存在争议。③缺血预处理的主要作用是在应激条件下激发人体内源性保护机制,促进阿片、缓激肽及腺苷等物质的释放,增强线粒体生物合成,抑制疲劳信号转导,进而提升运动表现。④目前缺血预处理提升运动表现的机制研究还不够深入,建议今后进一步探讨其发挥积极效应可能机制的同时,也应关注其是否有负面效应,以期为该方法科学合理地应用提供依据。

    https://orcid.org/0000-0002-4801-6437(王周);https://orcid.org/0000-0002-3770-0970(吴迎)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:生物材料;骨生物材料口腔生物材料纳米材料缓释材料材料相容性组织工程

    非交联透明质酸分子质量降解的机制及影响因素
    李佳琪, 黄元礼, 李 妍, 王春仁, 韩倩倩
    中国组织工程研究    2024, 28 (5): 747-752.   DOI: 10.12307/2024.312
    摘要1248)      PDF (1048KB)(540)   


    文题释义:

    透明质酸:是一种由β-D-葡糖醛酸和N-乙酰β-D-葡糖胺单元交替通过β-1,4和β-1,3糖苷键连接在一起的非硫酸化线性阴离子多糖,也是细胞外基质的主要成分,具有优良好的生物相容性、可降解性、抗炎活性与低免疫原性,在生物医学、药物递送及化妆品等领域有广泛应用。
    流变性质:是指物质在外力作用下的变形与流动性质,主要指加工过程中应力、形变、形变速率和黏度之间的联系。


    背景:不同分子质量的透明质酸其结构、理化性质(如流变性质)与生物活性有较大差异,当非交联透明质酸降解程度过大,由高分子质量透明质酸降解为低分子质量透明质酸时,产品的性质与生物功能也会随之改变,从而对产品使用造成影响。

    目的:综述非交联透明质酸分子质量降解机制以及分子质量降解对非交联透明质酸结构、流变性质、生物活性和应用的影响。
    方法:由第一作者检索PubMed、中国知网数据库和其他数据库中收录的与透明质酸分子质量相关的文献,根据纳入与排除标准筛选相关度高的优质文献后。检索时间为2017年1月至2022年12月,英文检索词为“hyaluronic acid,non-cross-linked hyaluronic acid,molecular weight,degradation,structure,rheological properties,biological activity”,中文检索词为“透明质酸,非交联透明质酸,分子量,降解,结构,流变性质,生物活性”,最终纳入47篇文献进入综述分析。

    结果与结论:①非交联透明质酸主要通过特异性酶解作用和非特异性自由基降解作用两种途径实现体内分子质量降解。②非交联透明质酸分子质量降解会改变其结构与流变性质,造成聚合物网络结构解开,黏性、黏弹性等流变性质降低,机械性能下降,从而影响产品的实际应用效果。③非交联透明质酸的生物活性具有分子质量依赖性,不同分子质量透明质酸的生物活性不同,甚至高分子质量透明质酸和低分子质量透明质酸与同一受体结合会表现出完全相反的生物效应。④非交联透明质酸分子质量降解会降低产品的安全性和有效性,影响产品的使用寿命与应用性能,最终影响临床应用效果。⑤非交联透明质酸作为可降解生物材料在伤口愈合、组织工程及美容医学等领域具有极高的应用潜力,深入研究与理解非交联透明质酸分子质量降解特性与生物活性之间的关联也是更好地开发伤口敷料、药物递送系统与组织工程支架等领域应用的前提。⑥但目前针对非交联透明质酸分子质量降解的相关研究较少,对于如何有效避免在临床应用时非交联透明质酸分子质量降解带来的潜在风险尚不明确。⑦因此,对于非交联透明质酸在应用过程中分子质量降解引发的一系列潜在风险,包括对于其结构、性质及生物活性的影响以及由此对机体造成的改变是今后需密切关注的方向之一。

    https://orcid.org/0009-0001-2712-6928(李佳琪)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:生物材料;骨生物材料口腔生物材料纳米材料缓释材料材料相容性组织工程

    可注射水凝胶在脊髓损伤中的应用
    陶经纬, 范 筱, 蒋昇源, 邓博文, 张亚奇, 刘 港, 左心玮, 周卓荦, 赵 毅, 任敬佩, 徐 林, 穆晓红
    中国组织工程研究    2023, 27 (16): 2548-2555.   DOI: 10.12307/2023.173
    摘要1225)      PDF (1011KB)(2114)   


    文题释义:

    脊髓损伤:是一种由于交通事故、高空坠落、撞击等引起的严重的中枢神经系统损伤,常造成损伤平面以下永久性感觉、运动功能丧失甚至死亡。临床脊髓损伤治疗效果不佳并容易产生一定的不良反应,尚存在瓶颈。
    可注射水凝胶:是一种可以原位注射可流动的亲水组织工程材料,能够用最小的手术创伤来填充损伤病理缺损。可注射水凝胶具有避免大伤口的复杂手术、填补不规则缝隙、输送药物、搭载干细胞和神经递质等优点,受到越来越多的关注。

    背景:近年来,可注射水凝胶在治疗严重脊髓损伤方面有很大的应用前景和独特的治疗可塑性。
    目的:综述可注射水凝胶材料在脊髓损伤中的研究进展。
    方法:检索PubMed、Web of Science、Embase、中国知网、万方、维普、中国生物医学文献数据库等数据库,中文检索词为“脊髓损伤、脊柱骨折、可注射水凝胶”等,英文检索词为“Spinal Cord Trauma、Myelopathy、Traumatic、Injuries、Spinal Cord、Spinal Cord Injury、Spinal Cord Transection、Spinal Cord Laceration、Post-Traumatic Myelopathy、Spinal Cord Contusion、injectable Hydrogel”等。筛选可注射水凝胶治疗脊髓损伤的相关研究。
    结果与结论:在动物及细胞实验中,可注射水凝胶具有修复脊髓损伤的效果。可注射水凝胶具有创伤小、能够贴合不规则缺损的特性;具有导电性和温敏性能的可注射水凝胶,在理化特性方面对脊髓损伤具有较好的修复功能;搭载干细胞或神经营养因子的可注射水凝胶,有利于神经再生和脊髓损伤局部微环境的修复。可注射复合水凝胶材料具有临床应用前景。

    https://orcid.org/0000-0003-1114-2437(陶经纬)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:生物材料;骨生物材料口腔生物材料纳米材料缓释材料材料相容性组织工程

    纳米囊泡递送系统在心血管疾病中的应用
    彭凤丽, 李朝富, 石 蓓
    中国组织工程研究    2023, 27 (30): 4862-4868.   DOI: 10.12307/2023.470
    摘要1224)      PDF (1210KB)(3912)   


    文题释义:

    心血管疾病:是威胁人类健康的头号疾病,包括冠状动脉硬化性心脏病、高血压、心肌梗死和心力衰竭等,具有巨大的社会负担和疾病负担。尽管心血管疾病研究取得了许多突破和新疗法的发现,但是全世界每年死于心血管疾病的患者数高达1 500万,居各种死亡原因首位。
    纳米囊泡递送系统:是指利用各种手段将治疗药物负载于直径10-1 000 nm的细胞外囊泡中以制备药物递送系统,通过其特殊的物理化学特性、生物学特性成为独特的药物载体,从而使其可在细胞外空间生存,绕过生物屏障,并将其负载的生物活性分子物质靶向传递到组织和器官。

    背景:目前心血管疾病治疗的重点主要聚焦于精准治疗,而细胞外囊泡作为天然的纳米递送系统,可将治疗性药物递送至目标位置,鉴于其可获得亲本细胞的某些特性,故有望作为细胞治疗的替代疗法。 
    目的:针对细胞外囊泡作为纳米递送系统对心血管系统疾病作用的研究现状及最新进展做一综述。 
    方法:利用计算机在中国知网和PubMed数据库检索关于细胞外囊泡作为纳米递送系统对心血管系统疾病的相关研究,检索关键词为“细胞外囊泡、仿生囊泡、工程化囊泡、外泌体、微泡、药物递送、载药、纳米系统、心血管疾病、心脏”及“Extracellular vesicle,Bionic vesicle,Engineered vesicles,Exosome,Drug delivery,Nanopartical system,cardiovascular disease,Atherosclerosis,Myocardial infarction,Nano systems”,最终纳入83篇文献进行综述分析。

    结果与结论:①细胞外囊泡是一种纳米级囊泡,可通过膜融合、受体-配体相互作用模式、细胞内吞或吞噬等多种机制,将携带的生物活性分子从供体细胞转移到受体细胞。②与传统的纳米材料相比,细胞外囊泡具有生物相容性、生物可降解性、低毒性和低免疫原性等优点,在纳米医学中具有巨大的研究意义。③鉴于细胞外囊泡具有可被外周循环单核巨噬系统快速清除的特点,因此,可利用细胞外囊泡经递送内容物的改变、细胞外囊泡膜修饰、融合及生物工程改性等方法,构建出纳米囊泡递送系统,从而使细胞外囊泡逃避免疫清除,提高靶向性。④细胞外囊泡被认为是心血管系统疾病细胞疗法的一种潜在的替代物,也已成为药物释放的纳米平台,它不仅可以避免细胞移植的免疫排斥反应,还可以增加药物的靶向性,减少对其他组织器官的药物毒性。⑤直接将药物负载到细胞外囊泡中可能不能有效地运送到受体细胞内,这可能是由于细胞外囊泡易被外周循环单核巨噬系统吞噬所致;但是由细胞外囊泡经过一定手段构建的纳米囊泡递送系统可以实现免疫逃逸,从而达到靶向治疗的作用,为心血管疾病的精准治疗提供了新手段。⑥纳米囊泡递送系统具有控释特性,在提高药物对心脏缺血事件患者的心脏保护方面具有一定的应用潜力。⑦未来如何通过细胞外囊泡成功构建出纳米囊泡递送系统有效递送治疗性药物靶向心脏具有巨大的研究价值。

    https://orcid.org/0000-0002-4113-2857(彭凤丽);https://orcid.org/0000-0001-5316-2351(石蓓)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:生物材料;骨生物材料口腔生物材料纳米材料缓释材料材料相容性组织工程

    同种异体骨移植材料在脊柱融合中的应用
    蔡元庆, 刘谟震, 李忠海
    中国组织工程研究    2023, 27 (16): 2571-2579.   DOI: 10.12307/2023.139
    摘要1180)      PDF (980KB)(1244)   


    文题释义:

    同种异体骨:是指将异体骨组织按照不同的处理方式制备成新鲜冰冻骨、冷冻干燥骨、脱钙骨基质和同种异体骨椎间融合器,在治疗骨缺损和脊柱融合中应用广泛。
    脊柱融合:是指脊柱单个或多个节段经植骨融合后形成长期稳定,是治疗椎管狭窄、椎间盘突出等脊柱退行性变的有效方式。

    背景:脊柱融合术中选择有效的植骨材料十分有必要,自体骨移植被视为脊柱融合术的“金标准”,但其存在取骨区疼痛等并发症。同种异体骨供骨量充足、可避免取骨区并发症,不同的同种异体骨材料在不同部位的脊柱融合中展现了良好的成骨能力。
    目的:综述近年来同种异体骨移植材料在脊柱融合术中的应用现状。
    方法:检索1990-2022年间,在PubMed、Web of Science数据库和中国知网发表的相关中英文文献,英文检索词:“fresh frozen bone,autograft,allograft,freeze-dried bone,demineralized bone matrix,allograft spacer, spinal fusion”;中文检索词:“新鲜冰冻骨,自体骨,同种异体骨,冷冻干燥骨,脱矿骨基质,同种异体骨椎间融合器,脊柱融合”, 经筛选后最终纳入95篇文献进行综述。 
    结果与结论:新鲜冰冻骨由于其存在免疫排斥、传播疾病等风险临床运用较少;冷冻干燥骨移植虽然存在延迟愈合,但是其最终融合效果与自体骨相似;脱钙骨基质常作为自体骨填充剂或用于填充椎间融合器而最大发挥其融合能力,与硫酸钙或羟磷灰石等载体的联用使其可塑性和成骨活性提升明显;新型解剖型同种异体椎间融合器成骨活性好、临床融合率高、可有效维持椎间隙高度和椎间孔的正常形状。现有的大量临床研究结果表明同种异体骨材料在脊柱融合术中能达到与自体骨一样的融合效率,并且和自体骨一样安全,是外科医生良好的选择,在临床中得到了大量应用。
    https://orcid.org/0000-0003-4735-1193(李忠海)
    中国组织工程研究杂志出版内容重点:生物材料;骨生物材料口腔生物材料纳米材料缓释材料材料相容性组织工程
    中医药联合医用水凝胶治疗疾病的策略及意义
    毕玉杰, 马笃军, 彭力平, 周紫琼, 赵 静, 朱厚均, 钟秋辉, 杨玉鑫
    中国组织工程研究    2024, 28 (3): 419-425.   DOI: 10.12307/2023.971
    摘要1079)      PDF (1701KB)(1035)   


    文题释义:

    药物载体:将药物与生物材料结合形成载体-药物复合体,可保护药物避免过快分解,实现药物持续释放、定向释放和定量释放。
    骨髓间充质干细胞:也称为骨髓基质成纤维细胞,是一类起源于中胚层的成体干细胞,具有自我更新及多向分化潜能,可在药物、所处环境的影响下进行增殖分化,可分化为血管、韧带和骨骼组织等。


    背景:医用水凝胶是具有三维结构网络的新型功能高分子材料,具有出色的生物相容性,目前已在组织工程领域、药物载体领域有广泛研究,但基于组织工程探究医用水凝胶与中医药结合治疗疾病的研究还处于初期探索阶段。因此,通过对医用水凝胶机制作用的剖析,整合医用水凝胶与中医药在研究中联合应用的文章,进而更好地为科研工作者提供思路,对中医药与医用水凝胶联合应用具有重要意义。

    目的:基于组织工程研究探讨中医药联合医用水凝胶治疗疾病的策略及意义。
    方法:利用PubMed和中国知网数据库,检索有关中医药联合医用水凝胶在组织工程中应用的文献,检索时间为2010年1月至 2022年11月,英文检索词为“hydrogel,traditional Chinese medicine,drug carrier,tissue engineering”,中文检索词为“医用水凝胶、中医药、药物载体、组织工程”。根据纳入与排除标准对所有文章进行初筛后,最终纳入61篇文章进行综述。

    结果与结论:①中医药联合医用水凝胶的应用虽然在关节内、组织器官内、软组织伤口和组织工程等方面有所涉及,但除了中医药结合水凝胶敷料在临床应用治疗软组织损伤外,其他方面尚处于基础实验阶段。②中医药联合医用水凝胶的发展有着巨大潜力和发展前景,但对于性能要求较高的凝胶在制造方面存在一定难度,理化性质精确掌握难度较大。③目前综合来看可注射水凝胶凭借着简便易用的特点,其在与中医药联合使用可延伸范围较广,可用于关节、器官和组织工程相关疾病的治疗;智能水凝胶有较高的灵敏度和可逆转化性也可满足特殊环境下的使用;将两者结合的中医药使用过程中还需要明确中药成分的作用机制。④中医药联合医用水凝胶治疗疾病的策略应着手于中医药对器官、组织、细胞的治疗作用联合适当种类的医用水凝胶进行匹配,可弥补传统中医给药方式和频繁给药的不足,在组织工程方面可以用水凝胶负载中药干预后的干细胞,或者同时负载中药和干细胞用于相关疾病的治疗。⑤在中医药联合医用水凝胶应用的未来研究中,还需要考虑:应当确保医用水凝胶生物性能可以量化,以不同材料不同制造工艺把握水凝胶特性,制造出所需要的符合应用条件的医用水凝胶;在中医药方面需要对已知中药单体、中药复方提取物的治疗效果和应用机制全面了解剖析,在更明了的机制下实现中医药与医用水凝胶更多更完美的结合;借助医学科技创新能力的不断提高,医用水凝胶可以创新性地结合中医药其他传统治疗方法比如针灸、推拿和拔罐等方式进行多角度运用。

    https://orcid.org/0000-0003-4388-3416(毕玉杰);https://orcid.org/0000-0002-8050-2849(马笃军)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:生物材料;骨生物材料口腔生物材料纳米材料缓释材料材料相容性组织工程

    金属离子促血管生成机制及在骨组织工程中的应用
    王嘉旎, 陈俊宇
    中国组织工程研究    2024, 28 (5): 804-812.   DOI: 10.12307/2024.243
    摘要1078)      PDF (1312KB)(2266)   


    文题释义:

    金属离子的成血管活性:部分金属离子,如铜、镁离子等,可通过上调血管内皮生长因子的表达等途径调控血管生成,从而促进血管化的过程。金属离子的成血管活性受到其浓度的影响,不同浓度的金属离子对于血管生成的作用存在较大差异,高浓度的金属离子一般具有细胞毒性,而低浓度的金属离子具有成血管效应。
    骨组织工程:自体的骨髓基质干细胞等细胞经过体外扩增后,种植在具有良好生物相容性的细胞支架或细胞外基质上,从而制得一个有助于细胞黏附的支架。这种含有细胞的支架可为植入部位提供营养物质,促进组织细胞间的气体交换和废物的排出,目前广泛地用于骨组织缺损的修复。


    背景:多种金属离子因具有良好的血管生成活性,并参与成骨中血管新生等生理过程,在骨组织工程领域的研究和应用正日益深入。

    目的:系统性阐释铜(Cu2+)、镁(Mg2+)、锶(Sr2+)、锌(Zn2+)、钴(Co2+)离子的促血管生成机制及其在骨组织工程的应用现状和主要治疗的疾病类型。
    方法:2位作者利用PubMed和中国知网数据库检索2017-2022年间发表的文献,中文检索词为“铜离子,镁离子,锶离子,锌离子,钴离子,骨,血管生成”;英文检索词为“copper,cuprum,Cu,magnesium,Mg,strontium,Sr,zinc,Zn,cobalt,Co,metal ion,angiogenesis,bone”。通过阅读标题、摘要对所得文献进行初筛,排除不相关文献后,最终纳入114篇文献进行综述。

    结果与结论:①金属离子可以通过作用于血管内皮生长因子、缺氧诱导因子、血管生成相关基因、内皮细胞以及对巨噬细胞进行免疫调节等途径调控血管生成。②铜、镁、锶、锌、钴等金属离子因具有显著的血管生成效应,常用于组织工程支架的性能改善,其中水凝胶、生物陶瓷和合成聚合物材料目前应用较为广泛,镁及其合金也因其优良的承重能力颇具优势,但这些材料均存在一些缺陷,目前暂时没有一种理想的骨替代材料。③不同的离子作用特点如下:铜具有抗菌、成血管和成骨等性能,主要用于感染及肿瘤等引起的骨缺损;镁、锌具有较强的生物降解性,需要对降解速率进行控制;镁具有腐蚀性,主要以合金形式应用;锌的成血管机制涉及较少;镁、锶用于治疗骨质疏松性骨缺损效果显著。④以上5种金属离子(铜、镁、锶、锌、钴)具有显著的促血管生成作用,也通过成血管来促进成骨,个别离子如铜离子具有杀菌作用,这些金属离子可以作为治疗肿瘤、骨质疏松症、感染和创伤等引起的骨缺损的新策略,但是目前的临床试验和产品的应用性研究相对不足。

    https://orcid.org/0000-0002-6467-1941(王嘉旎);https://orcid.org/0000-0003-1717-5782(陈俊宇)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:生物材料;骨生物材料口腔生物材料纳米材料缓释材料材料相容性组织工程

    生物支架材料及打印技术修复骨缺损
    孔祥宇, 王 兴, 裴志伟, 常家乐, 李斯琴, 郝 廷, 何万雄, 张葆鑫, 贾燕飞
    中国组织工程研究    2024, 28 (3): 479-485.   DOI: 10.12307/2024.244
    摘要1044)      PDF (978KB)(2975)   


    文题释义:

    生物支架材料:能与组织活体细胞结合并能植入生物体的材料,根据其来源的不同可分为3大类,即天然生物高分子聚合物、人工合成高分子材料、金属材料。使用生物支架材料可以合成为细胞提供一个三维生长的支架,起着代替组织或者器官具备功能的作用,在骨、软骨、血管、神经、皮肤和人工器官领域被广泛应用。
    生物打印技术:将生物细胞、生长因子和生物材料结合在一起,以制备出模仿自然组织特征的生物医学部件,用于医学和组织工程领域,主要有3D生物打印技术和4D生物打印技术,前者是一种以计算机三维模型为图纸,以生物材料为原料,最终制备出仿生产品,后者在前者的基础上使用生物智能材料,在三维的基础上引入“时间”作为第四维度,使产品更具生物性和动态性。


    背景:近年来随着生物支架材料和生物打印技术的发展,组织工程骨成为了骨缺损修复的研究热点。 

    目的:简述当前骨缺损的治疗方式,总结制备组织工程骨支架的生物材料及生物打印技术,探讨生物材料和打印技术在组织工程中的应用及目前面临的挑战。
    方法:以“bone defect,tissue engineering,biomaterials,3D printing technology,4D printing technology,bioprinting,biological scaffold,bone repair”或“骨缺损,组织工程,生物材料,3D打印技术,4D打印技术,生物打印,生物支架,骨修复”等作为检索词,应用计算机在中国知网、PubMed、Web of science数据库检索2009-01-01/2022-12-01发表的相关文献,最后经第一作者筛除并追加收录优质参考文献,共纳入93篇文章进行综述。 

    结果与结论:骨缺损的治疗方式主要有骨移植、膜引导再生技术、基因治疗、骨组织工程技术等,最佳的治疗方式仍没有定论。骨组织工程技术是治疗骨缺损的新兴技术,通过构建能促进成骨细胞增殖分化及增强骨形成能力的三维结构,成为当前研究的重点热点技术。生物支架材料多种多样,各具特点,有利有弊,单一的生物材料无法满足组织工程骨对支架的需求,通常将多种材料复合互补使支架在满足力学性能需求的同时兼顾生物性能。生物打印技术能对支架的孔隙进行调节、构建复杂的空间结构,更利于细胞的黏附增殖和分化。新兴的4D打印技术引入“时间”作为第四维度,使制备的支架具有动态性,随着智能材料的同步发展,4D打印技术为未来骨缺损高效修复提供了可能。

    https://orcid.org/0000-0002-7501-6264(孔祥宇)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:生物材料;骨生物材料口腔生物材料纳米材料缓释材料材料相容性组织工程

    局部载药系统促进骨折愈合的研究与应用
    贾源源, 段棉棉, 唐正龙
    中国组织工程研究    2023, 27 (16): 2587-2594.   DOI: 10.12307/2023.169
    摘要965)      PDF (1234KB)(531)   


    文题释义:

    局部载药体系:给药途径有2种,分别为全身系统性给药和局部给药。传统的全身给药途径是药物通过循环系统递送,会导致如全身毒性、肝肾并发症、药物相互作用、药物达到靶器官的活性及剂量低以及患者依从性低等问题。而局部载药体系将药物递送到作用的靶器官,具有靶器官浓度高、不良反应小以及全身吸收少等优势。文章主要针对骨折愈合的药物递送体系,故而研究重点为术中植入材料负载活性因子的应用。

    背景:由于骨骼独特的解剖生理特征,成骨药物严格的剂量依赖性,使骨折区域给药系统仍然受到限制。近年来,随着组织工程技术的发展、载药体系的精细化与可控化,使局部用药的研究成为热点。促骨折愈合局部载药系统可以负载多种促成骨因子,也可采用多种不同的生物化合物协同作用共同促进骨折愈合。
    目的:阐述局部递药系统促进骨折愈合的研究进展。
    方法:以“drug delivery, fracture”为英文检索词,“载药系统,骨折”为中文检索词,检索PubMed和中国知网数据库中1990年1月至2022年2月的相关文献,最终纳入130篇文献进行分析。
    结果与结论:用于局部递送药物的载体可分为三维多孔支架材料、水凝胶、纳米颗粒材料和微球,它们分别具有以下特性:良好的生物相容性和生物降解性、可控的粒径、高比表面积、易于制备等。载药体系可承载的促成骨成分有干细胞、生长因子、药物、小干扰RNA和微小RNA。骨折区局部输送药物系统具有剂量控制简单、无创给药、不良反应少的优点,使该项治疗方法促骨折愈合具有理想的治疗前景。
    https://orcid.org/0000-0002-8706-1281(贾源源);https://orcid.org/0000-0002-3447-7902(唐正龙)
    生物活性玻璃:调整制备工艺和掺入元素来实现不同的应用形式和功能
    高 桦, 车 荟, 胡 丹, 郝跃峰
    中国组织工程研究    2024, 28 (29): 4726-4733.   DOI: 10.12307/2024.561
    摘要963)      PDF (1128KB)(808)   


    文题释义:

    生物活性玻璃:由SiO2,Na2O,CaO和P2O5等基本成分构成,这种人工复合材料生物相容性好且机械稳定性强,其降解产物能够促进生长因子的生成、加速细胞的增殖、增强成骨细胞的基因表达和骨组织的生长,是迄今为止唯一既能够与骨组织成键结合,同时又能与软组织相连接的人工生物材料。
    缓释离子:是指从生物活性玻璃等材料中缓慢释放出的离子,这些离子具有促进骨组织生长、抗菌和抗炎等生物学效应。研究缓释离子的释放规律和生物学效应,有助于设计具有特定功能的生物材料。


    背景:生物活性玻璃是一种多功能人工复合材料,可与组织亲和后缓释活性离子并表现一定的生物活性,其多样性源于制备工艺和组分的多变性,使其能够应用于不同的临床场景。

    目的:综述目前生物活性玻璃的主要应用形式、应用领域以及掺杂不同元素对其功能的影响。
    方法以“生物活性玻璃,缓释离子,骨组织工程,复合支架,组织再生修复,生物医学工程”为检索词在中国知网及万方医学网检索;以“Bioactive glass,Slow-release Ions,Bone Tissue Engineering,Composite Scaffold,Tissue Regeneration and Repair,Biomedical Engineering”为检索词在PubMed和Web of Science数据库检索自2000-2023年收录的相关文献,最终纳入88篇文献进行综述。

    结果与结论:①在应用形式方面,生物活性玻璃可以根据不同临床场景的需要制作成包括涂层、颗粒、骨水泥及支架等形式,其中涂层能提高植入物生物活性,但易因降解导致植入物不稳定;颗粒适用于不规则骨缺损的修复,但传统方式制备的颗粒功能单一;骨水泥具备微创及可注射的优点,但不适用大尺寸骨缺损;支架具备优异的机械性能,常用于较大尺寸骨缺损,但韧性有限。②在应用领域方面,生物活性玻璃可用于包括口腔科、骨科、软组织工程以及癌症等多种组织再生修复和疾病治疗领域。③在元素掺杂方面,特定元素掺入生物活性玻璃后,不仅能提升其机械性能,还赋予了它特殊生物学功能,如生物活性、可降解性和抗菌性等。④生物活性玻璃作为一种多功能材料,可通过调整制备工艺和元素掺入来实现不同的应用形式和功能,满足不同的骨组织工程等临床需求,广泛应用于生物医学工程领域。

    https://orcid.org/0009-0008-2782-1745(高桦);https://orcid.org/0000-0001-9835-9561(郝跃峰)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:生物材料;骨生物材料口腔生物材料纳米材料缓释材料材料相容性组织工程

    骨科止血材料临床应用的优势、不适与面临的挑战
    刘 闯, 单 烁, 于腾波, 周 欢, 杨 磊
    中国组织工程研究    2024, 28 (5): 795-803.   DOI: 10.12307/2023.979
    摘要954)      PDF (1475KB)(2178)   


    文题释义:

    骨蜡:是骨科手术、胸外科手术及牙科手术中常用的骨科止血填塞剂。它主要是由蜂蜡和凡士林等软化剂或石蜡与棕榈酸异丙酯的混合物组成,其不可降解,具有较强的疏水性。手术中使用时,先放入手心稍作升温后,即可任意搓揉和塑形,并可填塞到骨渗血处实现物理封堵止血。
    骨骼:是人体运动系统的重要组成部分,含有大量的毛细血管。骨创面的出血往往为渗血,因为骨骼内部的结构松散、血运丰富,所以从表面上看没有血管断裂那样出血迅速,但并不意味出血量少,短时间内如未能有效止血,患者生命安全将难以保证。


    背景:骨蜡是可用于骨止血的填塞剂,国内外虽一直在修正骨蜡配方,但无法改变其难以被吸收的核心瓶颈,因此开发具有止血、成骨和抗菌等功能化的骨科止血材料替代骨蜡具有迫切的临床需求。

    目的:回顾包括骨蜡和其替代材料在内的骨科止血材料的发展历程。
    方法:检索PubMed、Web of Science、万方数据库、中国知网及维普数据库中与骨蜡、止血材料、骨科止血材料研究进展相关的文献,并通过阅读文章中的摘要部分初筛,选择了136篇文献纳入综述。

    结果与结论:为替代传统骨蜡,研究人员从止血、成骨等实际场景的需求出发,开发出各式骨科止血材料,但相关研究多集中于基础的理化和性能测试,缺乏系统的评价体系,同时欠缺足够的大动物实验和临床试验报道。因此,目前骨蜡依旧是公认的骨科止血材料,其根本原因是已有材料的设计无法适时满足术中止血、术后成骨及临床上的新需求。未来还需要对现有止血和成骨材料的结构、组分和功能进行整合和再设计,以满足不断提高的止血与成骨需求。

    https://orcid.org/0000-0002-3918-6223(刘闯)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:生物材料;骨生物材料口腔生物材料纳米材料缓释材料材料相容性组织工程

    聚乙烯亚胺在骨组织工程中的研究进展和应用前景
    黄艺轩, 杜 斌, 刘 锌, 袁鑫玮, 席洪钟, 郭铭滨, 麦健斌
    中国组织工程研究    2023, 27 (16): 2563-2570.   DOI: 10.12307/2023.137
    摘要952)      PDF (918KB)(536)   


    文题释义:

    聚乙烯亚胺:是一种有机高分子聚合物,具有丰富的阳离子表面电荷,因此赋予此类聚合物易修饰性、易吸附性、抗菌活性和具备质子海绵效应的特点。目前聚乙烯亚胺已经在石油、纺织、化工和生物医药领域得到广泛的应用。
    质子海绵效应:指材料吸收大量氢质子的能力。当该材料进入酸性环境的溶酶体后大量吸收H+,为达到电荷平衡,质子泵不断泵入质子的同时Cl-内流,导致溶酶体的渗透压大于细胞质内,溶酶体吸水破裂后载药材料释放到细胞质中实现溶酶体逃逸。

    背景:聚乙烯亚胺作为一种阳离子聚合物,目前在医学的诸多领域已得到广泛的研究,凭借自身丰富的胺基基团和阳离子电荷,使其具备易修饰性和静电吸附性,这些特性运用于骨组织工程中,具有潜在的优势与前景。
    目的:总结目前聚乙烯亚胺在骨组织工程的研究进展,并且对其用于骨组织工程中的应用前景作了讨论与展望。
    方法:检索2000年1月至2022年3月PubMed、Web of Science、中国知网及万方数据库中相关文献,英文检索词:“polyethyleneimine,bone tissue engineering,bone tissue regeneration,bone tissue repair,regenerative medicine,drug delivery”;中文检索词:“聚乙烯亚胺、骨组织工程、骨组织再生、骨组织修复、再生医学、药物递送”,最终纳入57篇文献进行综述分析。
    结果与结论:①基于基因技术利用聚乙烯亚胺与成骨相关基因形成的复合物是一种高效的基因载体,能够诱导种子细胞表达成骨相关的细胞因子,促进成骨分化;通过与不同基团进行修饰,可以实现在不影响聚乙烯亚胺转染效率的同时尽可能的降低对间充质干细胞等种子细胞的毒性,但是对于DNA和聚乙烯亚胺链的长度、聚乙烯亚胺的电荷密度、结构和化学修饰以及氮/磷酸盐等关键参数未达成共识。②聚乙烯亚胺作为表面涂层或直接与支架材料形成复合物制备的骨缺修复支架,在支架的生物相容性、降解速率、孔隙大小和机械强度方面均有优化;同时聚乙烯亚胺及其衍生物应用于骨缺损修复支架可以赋予支架抗菌性和增强促血管生成的能力。③体内加载成骨诱导因子方面,聚乙烯亚胺搭载的成骨诱导因子基因在体外细胞实验中具有高效的转染能力,负载在支架上植入骨缺损动物模型体内则能提升支架的生物相容性,具有理想的骨缺损修复效果,并且未有严重的不良反应报道,但是对于基因的异位插入及促成骨蛋白的异位表达仍然是目前存在的问题。④为实现药物骨靶向递送,聚乙烯亚胺凭借自身丰富的可修饰基团,成为了靶头与药物载体之间连接的“桥梁”。⑤基于双膦酸盐类、刺激响应性系统及生物素亲和素系统的药物靶向递送方式向骨修复支架靶向持续递送促成骨的药物目前尚未见报道,但聚乙烯亚胺目前在药物递送领域的应用提供了实现该想法的可能,未来值得进一步探索。
    https://orcid.org/0000-0003-1464-9073(黄艺轩); https://orcid.org/0000-0002-0582-0601(杜斌)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:生物材料;骨生物材料口腔生物材料纳米材料缓释材料材料相容性组织工程