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Additively manufactured Ti–Ta–Cu alloys for the next-generation load-bearing implants

International Journal of Extreme Manufacturing 2024年第1期6卷 353-374页

作者： Amit Bandyopadhyay Indranath Mitra Sushant Ciliveri Jose d Avila William dernell stuart B Goodman Susmita Bose W.M.Keck Biomedical Materials Research Laboratory School of Mechanical and Materials EngineeringWashington State UniversityPullmanWA 99164United States of America Veterinary Clinical Sciences College of Veterinary MedicineWashington State UniversityPullmanWA 99164United States of America department of Orthopedic Surgery Stanford University Medical CenterRedwood CityCA 94063United States of America

Bacterial colonization of orthopedic implants is one of the leading causes of failure and clinical complexities for load-bearing metallic implants. Topical or systemic administration of antibiotics may not offer the most efficient defense against colonization, especially in the case of secondary infection, leading to surgical removal of implants and in some cases even limbs. In this study, laser powder bed fusion was implemented to fabricate Ti3Al2V alloy by a 1:1 weight mixture of CpTi and Ti6Al4V powders. Ti-Tantalum(Ta)–Copper(Cu) alloys were further analyzed by the addition of Ta and Cu into the Ti3Al2V custom alloy. The biological,mechanical, and tribo-biocorrosion properties of Ti3Al2V alloy were evaluated. A 10 wt.% Ta(10Ta) and 3 wt.% Cu(3Cu) were added to the Ti3Al2V alloy to enhance biocompatibility and impart inherent bacterial resistance. Additively manufactured implants were investigated for resistance against Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus strains of bacteria for up to 48 h. A 3 wt.% Cu addition to Ti3Al2V displayed improved antibacterial efficacy, i.e.78%–86% with respect to CpTi. Mechanical properties for Ti3Al2V–10Ta–3Cu alloy were evaluated, demonstrating excellent fatigue resistance, exceptional shear strength, and improved tribological and tribo-biocorrosion characteristics when compared to Ti6Al4V. In vivo studies using a rat distal femur model revealed improved early-stage osseointegration for alloys with10 wt.% Ta addition compared to CpTi and Ti6Al4V. The 3 wt.% Cu-added compositions displayed biocompatibility and no adverse infammatory response in vivo. Our results establish the Ti3Al2V–10Ta–3Cu alloy’s synergistic effect on improving both in vivo biocompatibility and microbial resistance for the next generation of load-bearing metallic implants.

关键词： Ti6Al4V load-bearing implants additive manufacturing 3d printing antibacterial performance

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2.4分辨率去五肽胰岛素结构的X射线研究——dPI分子及其同胰岛素的关系

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中国科学:化学 1985年第5期 428-437页

作者：梁栋材 d.stuart 戴金璧 R.Todd 游俊明楼美珍中国科学院生物物理研究所北京 OX 1 3PS Laboratory of Molecular Biopyycs England. depcrmtent of Zoology South Parks Road 中国科学院生物物理研究所

本文描述了单体胰岛素类似物去五肽(B26—B30)胰岛素的结构。同三方二锌胰岛素结构的详细比较说明,dPI虽然在结构上有一些大的改变,但是基本的二级结构单位仍然完整地保持着。像胰岛素的其他晶形那样,dPI结构比较接近于二锌胰岛素结构... 详细信息

本文描述了单体胰岛素类似物去五肽(B26—B30)胰岛素的结构。同三方二锌胰岛素结构的详细比较说明,dPI虽然在结构上有一些大的改变,但是基本的二级结构单位仍然完整地保持着。像胰岛素的其他晶形那样,dPI结构比较接近于二锌胰岛素结构中的分子Ⅰ。除了结构表面的改变之外,在分子中心还有一些微妙和广泛的改变。分子在晶体中紧密地堆积,有着许多不同的接触,包括蛋白质-镉相互作用的复合网及大量以水为媒介的接触。分子表面大批疏水基团绕蛋白质群集而成一厚带。晶体结构具有良好的有序性,某些侧链的清晰度和水分子的确定性优于在更具活动性的三方二锌胰岛素六体晶体所得的结果。

关键词：胰岛素残基多肽分子 dPI 分辨率鉴别率

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2.4分辨率去五肽胰岛素结构的X射线研究——结构的修正

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中国科学(B辑化学生物学农学医学地学) 1984年第8期 711-716页

作者： d.stuart 戴金璧楼美珍游俊明 R.Todd 李家瑶王家槐梁栋材 Laboratory of Molecular Biophysics department of Zoology South Parks Road Oxford OX 1 3PS England 中国科学院生物物理研究所 OX 1 3PS 中国科学院生物物理研究所北京

本文报道起始模型对于X射线实验观测量和已知立体化学观测量作约束参数最小二乘修正的结果.经修正和扩展的模型,不仅包括dPI分子的全部非氢原子和一个镉原子,而且还加进49个水分子.由反常散射和模型信息概率相联合得到相角,各项系数按... 详细信息

本文报道起始模型对于X射线实验观测量和已知立体化学观测量作约束参数最小二乘修正的结果.经修正和扩展的模型,不仅包括dPI分子的全部非氢原子和一个镉原子,而且还加进49个水分子.由反常散射和模型信息概率相联合得到相角,各项系数按相角可靠性加权,其2F_o-F_c Fourier综合给出清晰的结果,无明显的对试用模型的偏向.最后得到的模型有合理的立体化学,同理想键长的均方根偏离是0.027A;同观测X射线散射相当吻合,对 10—2.4A分辨率的全部数据其偏离因子R=0.182.

关键词：立体化学结构化学观测量分辨率鉴别率原子分子结构因子水分子胰岛素多肽均方根

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2.4埃分辨率去五肽胰岛素结构的X射线研究——用镉反常散射解相角问题和模型结构的导出

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中国科学:化学 1984年第1期 24-31页

作者： d.stuart 戴金璧楼美珍游俊明 R.Todd 李家瑶王家槐梁栋材中国科学院生物物理研究所中国科学院生物物理研究所北京

本文证明2.4埃分辨率去五肽胰岛素三维结构已经解得.这个结构的测定没有使用重原子衍生物,而只用了由本晶体中镉离子的X射线散射(实部和虚部)获取的相角信息.这一相角信息具有0.56的总品质因数,由它计算的电子密度图可用来建立起蛋白质... 详细信息

本文证明2.4埃分辨率去五肽胰岛素三维结构已经解得.这个结构的测定没有使用重原子衍生物,而只用了由本晶体中镉离子的X射线散射(实部和虚部)获取的相角信息.这一相角信息具有0.56的总品质因数,由它计算的电子密度图可用来建立起蛋白质的初始模型.由于解相角问题所用方法目前仍属于一种新的方法,我们在文中将予以适当阐述。

关键词：结构因子分辨率鉴别率胰岛素多肽相角

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气相色谱-质谱法分析测定甲壳类动物中的大甲基法尼酯(英文)

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昆明理工大学学报（理工版） 2007年第4期32卷 73-79页

作者：高建培潘学军 James d. stuart Hans Laufer 昆明理工大学环境科学与工程学院云南昆明650093 康涅狄格大学化学系美国康涅狄格州062693060 康涅狄格大学分子和细胞生物学系

大甲基法尼酯是甲壳类动物体内的一种激素,在早期发育阶段具有改变形态的生物活性,并对繁殖起调控作用.本论文发展了一种基于正相高效液相色谱法纯化、气相色谱-质谱联用仪分析的综合分析方法.以非生物活性异构体反式-顺式-大甲基法尼酯... 详细信息

大甲基法尼酯是甲壳类动物体内的一种激素,在早期发育阶段具有改变形态的生物活性,并对繁殖起调控作用.本论文发展了一种基于正相高效液相色谱法纯化、气相色谱-质谱联用仪分析的综合分析方法.以非生物活性异构体反式-顺式-大甲基法尼酯(C-T-MF)作为内标物并用无分流注射法进样,采用电子撞击电离源电离后检测.利用无分流注射模式检测时,气相色谱-质谱联用仪的T-T-MF检出下限为100 pg/(次.柱).若取血淋巴样品4 mL,从最终25μL提取物中注入2μL,此方法的检出下限为0.3 ng/mL.在样品制备第一步(包括溶剂萃取、高效液相色谱纯化、气相色谱-质谱联用仪分析)就加入25 ng T-T-MF的条件下,总回收率为79%(RSd=5%,n=5).这种综合分析方法已被成功地应用于测定甲壳类动物血淋巴中T-T-MF的含量,如龙虾(Homarus americanus)、墨吉尔虾(Fennero peneaus merg-uiensis)、小龙虾(Procambarus clarkii).

关键词：大甲基法尼酯(MF) 高效液相色谱(HPLC) 气相色谱-质谱联用仪(GC-Ms) 甲壳类动物血淋巴

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Biofabrication of nanocomposite-based scaffolds containing human bone extracellularmatrix for the differentiation of skeletal stem and progenitor cells

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Bio-design and Manufacturing 2024年第2期7卷 121-136页

作者： Yang-Hee Kim Janos M.Kanczler stuart Lanham Andrew Rawlings Marta Roldo Gianluca Tozzi Jonathan I.dawson Gianluca Cidonio Richard O.C.Oreffo Faculty of Medicine Bone and Joint Research GroupCentre for Human DevelopmentStem Cells and RegenerationInstitute of Developmental SciencesUniversity of SouthamptonSouthampton SO166YDUK School of Pharmacy and Biomedical Science University of PortsmouthPortsmouth PO12DTUK School of Engineering Faculty of Engineering and ScienceUniversity of GreenwichGreenwich ME44TBUK Center for Life Nano-and Neuro-Science(CLN2S) Italian Institute of Technology00161 RomeItaly

Autograft or metal implants are routinely used in skeletal ***,they fail to provide long-term clinical resolution,necessitating a functional biomimetic tissue engineering *** use of native human bone tissue for synthesizing a biomimeticmaterial inkfor three-dimensional(3d)bioprintingof skeletal tissueis anattractivestrategyfor ***,human bone extracellular matrix(bone-ECM)offers an exciting potential for the development of an appropriate microenvironment for human bone marrow stromal cells(HBMSCs)to proliferate and differentiate along the osteogenic *** this study,we engineered a novel material ink(LAB)by blending human bone-ECM(B)with nanoclay(L,Laponite®)and alginate(A)polymers using extrusion-based *** inclusion of the nanoﬁller and polymeric material increased the rheology,printability,and drug retention properties and,critically,the preservation of HBMSCs viability upon *** composite of human bone-ECM-based 3d constructs containing vascular endothelial growth factor(VEGF)enhanced vascularization after implantation in an ex vivo chick chorioallantoic membrane(CAM)*** inclusion of bone morphogenetic protein-2(BMP-2)with the HBMSCs further enhanced vascularization and mineralization after only seven *** study demonstrates the synergistic combination of nanoclay with biomimetic materials(alginate and bone-ECM)to support the formation of osteogenic tissue both in vitro and ex vivo and offers a promising novel 3d bioprinting approach to personalized skeletal tissue repair.

关键词： Extracellular matrix Nanoclay Bone 3d bioprinting

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1.2A分辨率胰岛素二体中两个分子间的构象差异

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生物化学杂志 1986年第3期 53-62页

作者：常文瑞戴金璧张季平邝宝谢殿霖 d.stuart R.Todd 梁栋材中国科学院生物物理研究所北京大学生物系中国科学院生物物理研究所北京

以1.2A分辨率的胰岛素精细结构模型为基础,分析并确定了三方二锌猪胰岛素晶体中二体分子的构象差异。构象差异不仅表现于侧链残基,也涉及到主链构象的变化。二体分子的构象差异带来的不对称性也明显地表现在二体分子的氢键体系和结合水... 详细信息

以1.2A分辨率的胰岛素精细结构模型为基础,分析并确定了三方二锌猪胰岛素晶体中二体分子的构象差异。构象差异不仅表现于侧链残基,也涉及到主链构象的变化。二体分子的构象差异带来的不对称性也明显地表现在二体分子的氢键体系和结合水的差异。局部微环境的不同是维持二体分子构象差异的稳定因素。文中对有重要差异的残基作了较详细的分析和讨论。

关键词：胰岛素构象差异

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1.2分辨率胰岛素晶体结构的修正

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中国科学(B辑化学生物学农学医学地学) 1986年第7期 719-728页

作者：常文瑞 d.stuart 戴金璧 R.Todd 张季平谢殿霖邝宝梁栋材中国科学院生物物理研究所中国科学院生物物理研究所北京

在1.2分辨率修正了三方二锌猪胰岛素的晶体结构。采用将广泛的立体化学观测量并入最小二乘方程加以制约的倒易空间修正方法。在对蛋白质非氢原子和氢原子、水及溶剂相分别进行各向同性温度因子的修正和校正之后,对胰岛素二体的全部非氢... 详细信息

在1.2分辨率修正了三方二锌猪胰岛素的晶体结构。采用将广泛的立体化学观测量并入最小二乘方程加以制约的倒易空间修正方法。在对蛋白质非氢原子和氢原子、水及溶剂相分别进行各向同性温度因子的修正和校正之后,对胰岛素二体的全部非氢原子进行了两轮各向异性温度因子的修正.对于1.2范围内的20005个大于1σ的独立反射的最终R因子是0.128,与理想共价键长的均方根偏差是0.021。在最终的电子密度图上有清晰的原子水平的密度表现,硫原子的电子密度的各向异性分布表现明显。经各向异性温度因子修正后,电子密度的拟合情况有明显改善。

关键词：氢原子观测量倒易空间电子密度电子浓度立体化学结构化学结构因子结构模型结构范式粒子模型胰岛素多肽晶体结构结晶构造固体结构温度因子分辨率鉴别率

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经各向异性温度因子修正后的1.2A分辨率的猪胰岛素晶体结构——温度因子的结构信息,水分子,氢原子和氢键体系

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生物物理学报 1986年第2期 149-158页

作者：常文瑞戴金璧张季平谢殿霖 d.stuart R.Todd 梁栋材邝宝中国科学院生物物理研究所北京大学生物系北京

本文主要报道在1.2(?)高分辨率利用限制立体化学参数的倒易空间最小二乘技术对胰岛素的非氢原子进行各向异性温度因子修正后的结果。在修正后的电子密度图上,少数原子电子密度的各向异性分布有明显表现;80％的氢原子的电子密度有不同程... 详细信息

本文主要报道在1.2(?)高分辨率利用限制立体化学参数的倒易空间最小二乘技术对胰岛素的非氢原子进行各向异性温度因子修正后的结果。在修正后的电子密度图上,少数原子电子密度的各向异性分布有明显表现;80％的氢原子的电子密度有不同程度的反映;修正建立的包括水和溶剂体系,氢原子和氢键在内的胰岛素分子的精确结构模型,为各种胰岛素类似物结构的分析和比较,以及结构与功能关系的研究提供了可靠的,精度的参照和基础。

关键词：氢键电子密度化学键电子浓度水分子结晶构造固体结构晶体结构氢原子温度因子多肽胰岛素

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The new kid on the block in insect pest management:sprayable RNAi goes commercial

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Science China(Life Sciences) 2024年第8期67卷 1766-1768页

作者： Junjie Yan Ralf Nauen stuart Reitz Andrei Alyokhin Jiang Zhang david Mota-Sanchez Yonggyun Kim Subba Reddy Palli Silvia I.Rondon Brian A.Nault Juan Luis Jurat-Fuentes Michael S.Crossley William E.Snyder Angharad M.R.Gatehouse Myron P.Zalucki Bruce E.Tabashnik Yulin Gao State Key Laboratory for Biology of Plant disease and Insect Pests Institute of Plant ProtectionChinese Academy of Agricultural SciencesBeijing 100193China Bayer AG Crop Science DivisionR&DPest ControlMonheim 40789Germany department of Crop and Soil Science Oregon State UniversityOntario 97914USA School of Biology and Ecology University of MaineOrono 04469USA Shenzhen Branch Guangdong Laboratory of Lingnan Modern AgricultureKey Laboratory of Synthetic BiologyMinistry of Agriculture and Rural AffairsAgricultural Genomics Institute at ShenzhenChinese Academy of Agricultural SciencesShenzhen 518000China department of Entomology Michigan State UniversityEast Lansing 48864USA department of Plant Medicals Andong National UniversityAndong 36729Republic of Korea department of Entomology University of KentuckyLexington 40503USA Oregon State University Oregon Integrated Pest Management CenterCorvallis 97838USA department of Entomology Cornell UniversityCornell AgriTechGeneva 14456USA department of Entomology and Plant Pathology University of TennesseeKnoxville 37996USA department of Entomology and Wildlife Ecology University of DelawareNewark 19716USA department of Entomology University of GeorgiaAthensGeorgia 30602USA School of Natural and Environmental Sciences Newcastle UniversityNewcastle upon TyneNE17RUUK School of the Environment University of QueenslandBrisbane 4072Australia Shandong Engineering Research Center for Environment-Friendly Agricultural Pest Management College of Plant Health and MedicineQingdao Agricultural UniversityQingdao 266109China department of Entomology University of ArizonaTucson 85721USA National Center of Excellence for Tuber and Root Crop Research Chinese Academy of Agricultural SciencesBeijing 100081China

Insect pest damage to crops is a threat to global food security(Tilman et al.,2011).Climate change,the evolution of insecticide resistance,and the phasing out of insecticides due to environmental and safety concerns exacerbate this *** urgently need safe and effective crop protection tools to sustainably generate yields that meet ever-increasing global demand.

关键词： crops damage pest

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