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新型生物功能化磷酸钙骨水泥复合物在骨组织工程中的应用研究

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新型生物功能化磷酸钙骨水泥复合物在骨组织工程中的应用研究

作者：邱耿韬南方医科大学

学位级别：硕士

研究意义人体骨骼承担着机体运动、支撑体重和保护脏器等重要功能,因先天性、外伤、感染、肿瘤等原因造成的骨缺损是临床常见问题。据保守估计,美国每年因骨科疾病导致消耗数千亿美元。我国每年也有众多患者需要进行骨移植手术,消耗惊... 详细信息

研究意义人体骨骼承担着机体运动、支撑体重和保护脏器等重要功能,因先天性、外伤、感染、肿瘤等原因造成的骨缺损是临床常见问题。据保守估计,美国每年因骨科疾病导致消耗数千亿美元。我国每年也有众多患者需要进行骨移植手术,消耗惊人。目前自体骨移植.、异体骨移植和人工合成骨填充材料为常见的骨组织修复方法,但这些治疗方法仍存在很多不足。自体骨移植：供区疼痛、失血、感染、结构被破坏功能影响、取骨数量有限;异体骨：免疫排斥反应,疾病传染,人工合成骨填充材料目前仍旧只能起到骨缺损填充、支持作用,骨诱导能力较弱。因此,如何更好的修复骨组织缺损,一直是修复重建研究领域的热点之一。近期,应用生物学和工程学技术、原理研究开发替代用组织工程骨为骨缺损的修复开辟了新途径、新方法。近年来,关于骨再生与重建机制的研究,新型骨移植材料、骨组织工程学的研究与应用,逐渐成为骨科领域的热点研究问题之一。体外构建与天然骨成分、结构相似的骨生物替代材料,被认为是解决上述难题的有效方法之一。磷酸钙骨水泥(Calcium phosphate cement, CPC)作为一种自固型非陶瓷羟基磷灰石类材料。具有良好的生物相容性和骨传导性、生物安全性、能任意塑形、在固化过程中等温,被认为是一种最为理想的骨替代生物材料。然而,骨生物材料的仿生化、功能化和其作用机制仍远未明确。骨生物材料成骨及成血管效果仍有待提高。目前,骨组织工程已形成了比较丰富的联合种子细胞、生物活性因子及生物材料支架构建生物功能化骨生物材料的理论和技术方法。间充质干细胞(Mesenchymal stem cells, MSCs)能在体外增殖维持非分化状态并具有分化成：骨、软骨、脂肪、肌腱、肌肉、真皮及骨髓基质等中胚层组织的潜能,目前已在机体多个组织器官中成功提取到具有多分化潜能的MSCs。MSCs具有来源广泛,取材方便,生长稳定,增殖快,定向分化能力强,易于接种成活等优点,被认为是骨再生修复中最佳的种子细胞。在多来源的MSCs中,又以骨髓间充质干细胞(Bone mesenchymal stem cells, BMSCs)研究较多,相关研究已证实,BMSCs可增强骨生物材料成骨能力,促进新生骨生成。此外,各种生物活性因子也被广泛应用于增强骨生物材料的成骨成血管能力,其中富血小板血浆(PRP)作为一种取材方便的血小板浓缩物,激活后可释放多种生长因子,在促进骨细胞和成骨细胞的增殖、生长、分化和组织的形成过程中起着重要的作用。自1998年Marx等首次用PRP复合移植骨修复下颌骨缺损以来,PRP已逐渐应用于口腔、整形、骨科、耳鼻喉科、神经外科等领域的组织修复中。然而,骨组织工程领域对种子细胞的转归机制认识尚不明确,PRP对骨生物材料的成骨成血管效果尚存在争议。因此,加强骨生物材料的基础研究,利用仿生技术联合BMSCs和PRP构建新型生物功能化骨生物材料,阐明其在体内骨组织修复中的作用效果和作用机制,证实CPC不会引起严重的炎症反应及免疫排斥反应,同时了解其在体内的降解速度、骨传导及骨诱导性能,不仅对提高骨生物材料的认识具有相当的科学意义,也可为临床骨缺损的治疗提供全新的治疗思路和技术方法。研究目的本研究获取小型猪骨髓来源BMSCs,进行体外扩增,通过联合CPC与BMSCs共培养并成骨诱导分化,探讨CPC对小型猪BMSCs增殖及成骨分化的影响。此外,CPC联合BMSCs和PRP构建组织工程骨修复小型猪股骨髁标准骨缺损,评价生物功能化CPC复合材料在骨组织再生修复应用中的价值,为骨生物材料的基础研究,成骨及成血管提供实验资料和科学依据。研究方法 1)构建CPC&BMSCs复合生物材料,评估CPC对BMSCs增殖及成骨分化影响高温煅烧钙磷比例约为1：9的磷酸氢钙和碳酸钙混合物,按摩尔质量比以1：1混合制备CPC粉末并塑型为直径12mm,厚度1.5mm的薄片支架,采用密度梯度离心法分离并扩增BMSCs,将第三代BMSCs与CPC支架于24孔培养板共培养,每个CPC支架种植细胞数3*105,添加成骨诱导培养基(含100nnM地塞米松,10mMβ-磷酸甘油,0.05mM抗坏血酸和10nM维生素D3)对BMSCs进行成骨诱导分化21天,对照组采用同样方法将BMSCs种植于材料,使用普通培养基培养。分别于第1、14、21天采用Live/Dead染色法对细胞生长活性进行检测,评估成骨组及对照组BMSCs增殖活力。pNpp定量法对碱性磷酸酶(ALP)活性进行检测,通过逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)测量其骨钙素(OC),Ⅰ型骨胶原(C01-Ⅰ),ALP及RUNx-2成骨基因的表达结果。同时采用茜素红染色法对在BMSCs材料支架进行染色并定量成骨过程形成的矿化物,评估不同试验组及不同时间点BMSCs成骨诱导分化结果。 2)CP

关键词：组织工程骨磷酸钙骨水泥骨髓间充质干细胞富血小板血浆小型猪

接种密度对磷酸钙骨水泥支架骨髓基质干细胞增殖和成骨分化的影响

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中华创伤骨科杂志 2014年第6期16卷 527-532页

作者：李广军赵亮邱耿韬李伦超王吉兴南方医科大学南方医院脊柱骨科广州510515

目的探讨不同初始接种密度的骨髓基质干细胞（BMSCs）接种至磷酸钙骨水泥（CPC）支架上对细胞增殖和成骨分化效果的影响,并验证BMSCs生长在CPC上的生物黏附性能.方法培养小型猪的BMSCs至第4代,按1、5、25 mol/mL 3种细胞接种密度接种... 详细信息

目的探讨不同初始接种密度的骨髓基质干细胞（BMSCs）接种至磷酸钙骨水泥（CPC）支架上对细胞增殖和成骨分化效果的影响,并验证BMSCs生长在CPC上的生物黏附性能.方法培养小型猪的BMSCs至第4代,按1、5、25 mol/mL 3种细胞接种密度接种至CPC支架上,成骨诱导培养1、4、8d时采用扫描电镜观察细胞黏附形态及性能,EdU法检测细胞增殖率,活/死细胞染色试剂盒检测活细胞百分比及黏附性能、单位面积活细胞数,茜素红染色法检测矿物质合成,实时聚合酶链式反应（RT-PCR）检测成骨基因碱性磷酸酶（ALP）、骨钙素（OC）、Ⅰ型胶原（Col-Ⅰ）、RUNT相关转录因子-2（Runx-2）的mRNA的表达.结果 BMSCs在CPC支架表面黏附扩展良好,细胞接种密度从l mol/mL上升至25 mol/mL,活细胞百分比、单位面积活细胞数、矿物质合成、成骨分化基因也相应升高.ALP表达量在4d时达峰值,5 mol/mL组和25 mol/mL组的ALP表达量均高于1 mol/mL组,差异有统计学意义（P＜0.05）,5 mol/mL组与25 mol/mL组之间差异无统计学意义（P＞0.05）.OC、Col-Ⅰ、Runx-2的mRNA表达量在培养8d时明显增高,此时5 mol/mL组与25 mol/mL组差异均无统计学意义（P＞0.05）.培养4、8d时5 mol/mL组与25 mol/mL组的活细胞百分比、单位面积活细胞数比较差异均无统计学意义（P＞0.05）.结论 BMSCs的初始接种密度并非越高越好,在5 mol/mL至25mol/mL之间时,细胞接种至复合生物功能化CPC支架上,更利于细胞的增殖、分化和细胞外基质的合成,且具有良好的生物黏附性能.

关键词：间质干细胞磷酸钙类接种细胞增殖成骨分化

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基于压电驱动的圆柱壳内振源振动传递控制

振动与冲击 2024年第1期43卷 246-251页

作者：贺佩韬王双立耿小明谢溪凌张志谊上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 上海交通大学振动、冲击与噪声研究所上海200240 中国船舶集团有限公司第705研究所西安710077

针对圆柱壳内振源振动通过环形支承向壳体传递的问题,提出一种基于压电作动器的主被动支承隔振方案,并通过振源-主被动支承-壳体耦合系统进行振动控制分析。根据Flugge壳理论,采用波传播法建立圆柱壳体振动模型,同时采用有限元方法建立... 详细信息

针对圆柱壳内振源振动通过环形支承向壳体传递的问题,提出一种基于压电作动器的主被动支承隔振方案,并通过振源-主被动支承-壳体耦合系统进行振动控制分析。根据Flugge壳理论,采用波传播法建立圆柱壳体振动模型,同时采用有限元方法建立振源及主被动支承的振动模型,最终使用子结构频响函数综合获得耦合系统振动模型。基于耦合系统模型和理想控制假设,在频域给出壳体振动可控性,并通过振源-主被动支承-壳体试验系统验证控制的有效性。仿真与试验结果表明,基于压电作动器的主被动隔振方案能显著降低壳体的宽带和线谱振动。

关键词：主动控制压电驱动振动传递圆柱壳体

适用于单细胞RNA测序的半月板细胞提取方法的优化

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南方医科大学学报 2021年第9期41卷 1310-1318页

作者：陈纳淳吴汉森邓仲豪廖哲霆冯舒皓骆梓恒楚玉豪邱耿韬李啸宇金昱戎圣炜王富华甘露陈如歌赵亮南方医科大学南方医院骨科-关节与骨病外科广东广州510515 南方医科大学珠江医院院办广东广州510080

目的优化半月板细胞提取的方法,缩短细胞提取时间,稳定地获取细胞数量多和细胞活率高的细胞悬液,使获得的细胞悬液悬液适用于单细胞RNA测序。方法比较细胞悬液的细胞数量及细胞活率评价不同细胞提取方法的有效性,细胞提取方法包括传统... 详细信息

目的优化半月板细胞提取的方法,缩短细胞提取时间,稳定地获取细胞数量多和细胞活率高的细胞悬液,使获得的细胞悬液悬液适用于单细胞RNA测序。方法比较细胞悬液的细胞数量及细胞活率评价不同细胞提取方法的有效性,细胞提取方法包括传统半月板细胞提取法(短时间消化和长时间消化)和优化提取法;通过分析单细胞RNA测序数据集评价优化提取法获取的细胞悬液的稳定性;通过比较优化提取法获得的单细胞RNA测序数据集与公开的半月板单细胞RNA测序数据集,分析优化提取法的可靠性。结果在3次重复实验中,优化提取法获得细胞数量最多的细胞悬液,细胞数量超过105,且细胞活率最高,平均达80%。通过分析单细胞RNA测序数据发现每个样本中80%以上细胞的线粒体基因含量少于20%。CD34^(+),MCAM+细胞以及COL1A1^(+)胞均存在每个单细胞RNA测序数据集中。在比较基于优化提取法单细胞RNA测序数据集与公开的半月板单细胞RNA测序数据集时发现,优化提取法也能捕获COL3A1^(+)细胞,COL1A1^(+)细胞,MYLK^(+)细胞,BMP2^(+)细胞,CD93^(+)细胞和CDK1^(+)细胞。结论优化细胞提取方法能稳定地获得适用于10×Genomics平台的单细胞RNA测序技术的单细胞悬液。

关键词：半月板细胞提取单细胞悬液单细胞测序

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膝关节镜治疗膝骨关节炎的近期疗效分析

中国当代医药 2017年第36期24卷 57-59页

作者：宋洋杜庆钧林奕邱耿韬欧阳毅黄明光南方医科大学顺德医院骨外科广东佛山528300

目的探讨膝关节镜下关节腔清理术治疗膝关节骨性关节炎(KOA)的近期临床效果。方法选取2014年3月~2016年3月于我院行手术治疗的50例膝关节骨性关节炎患者作为研究对象,给予关节腔清理术。术后随访,采用Lysholm评分系统评价治疗效果。结... 详细信息

目的探讨膝关节镜下关节腔清理术治疗膝关节骨性关节炎(KOA)的近期临床效果。方法选取2014年3月~2016年3月于我院行手术治疗的50例膝关节骨性关节炎患者作为研究对象,给予关节腔清理术。术后随访,采用Lysholm评分系统评价治疗效果。结果术后1、3、6个月和1年随访时膝关节优良率以及Lysholm评分均高于术前,差异有统计学意义(P<0.05)。结论膝关节镜治疗膝关节骨性关节炎近期临床效果显著,值得在临床中推广应用。

关键词：膝关节镜骨性关节炎疗效

基于DRG/DIP病组循证轨迹的智能预警模型创建及应用

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中国医疗保险 2024年第8期 67-72页

作者：耿韬龚波黄蛟灵上海市医疗保障局上海200125 上海交通大学公共卫生学院上海200025

随着DRG/DIP医保支付方式改革的持续推进,基金监管中出现了套高病组、费用转移等新问题。本文深入研究上海在DRG/DIP医保智能监管中的创新性实践,系统展示该市从监管指标、规则应用的初步探索到基于病组循证轨迹的智能预警模型的创建。... 详细信息

随着DRG/DIP医保支付方式改革的持续推进,基金监管中出现了套高病组、费用转移等新问题。本文深入研究上海在DRG/DIP医保智能监管中的创新性实践,系统展示该市从监管指标、规则应用的初步探索到基于病组循证轨迹的智能预警模型的创建。预警模型嵌入真实监管场景中,通过引入临床路径的理念并应用大数据+AI技术进行疑点检出,降低监管人员对医学专业知识的依赖。基于DRG/DIP病组循证轨迹的智能预警模型的应用有效提高了监管工作的科学性、精准性、高效性,建议未来继续扩大DRG/DIP智能监管预警范围,逐步优化病组循证轨迹,持续强化医院主动监管意识。

关键词： DRG DIP 循证轨迹智能监管

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校园室内设计与文化景观对文化建设的影响

居舍 2024年第30期 75-77页

作者：邱志韬深圳市宝安区教育事业发展中心

文章以沙井街道会展中心九年一贯制学校为例，深入探讨了校园室内设计和文化景观在校园文化建设中的突出作用。本文通过对该校设计理念和具体实施情况的细致分析，揭示了精心设计的室内空间和文化景观是怎样共同营造一个具有教育意义和... 详细信息

文章以沙井街道会展中心九年一贯制学校为例，深入探讨了校园室内设计和文化景观在校园文化建设中的突出作用。本文通过对该校设计理念和具体实施情况的细致分析，揭示了精心设计的室内空间和文化景观是怎样共同营造一个具有教育意义和促进学生全面发展的校园环境。这些设计在美化校园的同时，还能有效传递学校办学理念与文化特色，深化学生对于学校文化的理解与认同。本文研究为未来校园设计工作的开展提供了一个新的角度，突出了室内设计和文化景观对于校园文化建设的重要意义。

关键词：校园文化室内设计文化景观文化建设

关节镜下前内侧束紧缩、后外侧束保残重建术治疗前交叉韧带损伤的临床疗效

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广西医学 2018年第1期40卷 44-47,64页

作者：宋洋杜庆钧欧阳毅邱耿韬黄明光曾秋涛南方医科大学顺德医院骨外科广东省顺德市528300

目的探讨关节镜下前内侧束紧缩、后外侧束保残重建术治疗前交叉韧带(ACL)损伤的临床疗效。方法膝关节ACL前内侧束损伤合并后外侧束完全断裂的患者20例,在关节镜下行前内侧束紧缩、后外侧束保残重建术。比较术前和术后1年Lysholm评分、Te... 详细信息

目的探讨关节镜下前内侧束紧缩、后外侧束保残重建术治疗前交叉韧带(ACL)损伤的临床疗效。方法膝关节ACL前内侧束损伤合并后外侧束完全断裂的患者20例,在关节镜下行前内侧束紧缩、后外侧束保残重建术。比较术前和术后1年Lysholm评分、Tegner运动评分、前抽屉试验、轴移试验及Lachman试验结果。结果术后1年,患者的Lysholm评分及Tegner运动评分为均高于术前(P<0.05),抽屉试验、轴移试验、Lachman试验结果均优于术前(P<0.05)。结论关节镜下行前内侧束紧缩、后外侧束保残重建术治疗ACL损伤可获得较好的近期疗效。

关键词：前交叉韧带损伤前内侧束后外侧束关节镜保留残端重建术

带扩大桩靴桩侧同步灌浆预制桩承载力计算分析

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土木工程学报 2024年

作者：邱尚印吴君涛耿少寒王奎华黄山干钢中天建设集团有限公司浙江大学建筑设计研究院有限公司浙江大学建筑工程学院浙江大学平衡建筑研究中心

带扩大桩靴桩侧同步灌浆预制桩（GET桩）是一种新型低耗、高效桩基础。该桩基础通过在管桩端部连接扩大桩靴并且在沉桩过程中同步桩侧灌浆的方式，在减小沉桩贯入阻力的同时，待浆液固化后可全面提升桩端及桩侧摩阻力。为了揭示其竖向... 详细信息

带扩大桩靴桩侧同步灌浆预制桩（GET桩）是一种新型低耗、高效桩基础。该桩基础通过在管桩端部连接扩大桩靴并且在沉桩过程中同步桩侧灌浆的方式，在减小沉桩贯入阻力的同时，待浆液固化后可全面提升桩端及桩侧摩阻力。为了揭示其竖向承载机理，本文基于GET桩成桩后预制桩与桩周固化土圈层的协调变形模式，考虑预制桩和固化土的不同边界条件，提出了可适用于该桩型承载力计算分析的预制桩-固化土-场地土多圈层荷载传递解析计算模型。将本文所提出模型及其计算结果分别与传统荷载传递法以及GET桩现场静载荷试验结果进行对比，证明了所提出模型的合理性与可靠性。基于验证后的计算模型对该桩型的荷载传递机理展开研究，探明了不同桩靴尺寸、预制桩-固化土界面以及固化土-场地土界面特性对GET桩内力分布的影响规律，相关研究结论可用于指导该桩型的设计参数优化并促进其进一步工程推广应用。

关键词：扩大桩靴预制桩承载力多圈层荷载传递解析计算