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干细胞治疗肌萎缩侧索硬化症:细胞来源、数量、修饰手段及给药途径

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中国组织工程研究 2025年第19期29卷 4083-4090页

作者：赵文毕玉琳付旭阳段红梅杨朝阳李晓光首都医科大学基础医学院神经生物学系北京市100069 北京航空航天大学生物与医学工程学院生物材料与神经再生北京市重点实验室北京市100083

背景:随着医疗技术的不断进步,干细胞疗法已经被用于包括肌萎缩侧索硬化症在内的多种疾病的治疗。目的:综述干细胞治疗肌萎缩侧索硬化症的研究进展,展望该领域的发展趋势。方法:以“肌萎缩侧索硬化症,间充质干细胞,神经干/祖细胞,多能... 详细信息

背景:随着医疗技术的不断进步,干细胞疗法已经被用于包括肌萎缩侧索硬化症在内的多种疾病的治疗。目的:综述干细胞治疗肌萎缩侧索硬化症的研究进展,展望该领域的发展趋势。方法:以“肌萎缩侧索硬化症,间充质干细胞,神经干/祖细胞,多能诱导干细胞;amyotrophic lateral sclerosis,mesenchymal stem cells,neural stem/progenitor cells,pluripotent stem cells”为关键词,在PubMed、中国知网、万方数据库进行检索,检索时限为1995-2024年。共检索到1700余篇文献,最终纳入58篇文献用于综述。结果与结论:肌萎缩侧索硬化症是一种影响脑干和脊髓的下部运动神经元以及运动皮质的上部运动神经元的神经退行性疾病。干细胞治疗肌萎缩侧索硬化症的相关研究已成为一大研究热点。在这篇综述中,总结了不同种类干细胞在肌萎缩侧索硬化症研究领域中的应用情况,包括间充质干细胞、神经干祖细胞、多能诱导干细胞,评估了干细胞来源、细胞量、干细胞修饰手段及给药途径等临床前研究关键,为未来干细胞治疗的应用奠定了基础。

关键词：肌萎缩侧索硬化症间充质干细胞神经干/祖细胞诱导多能干细胞神经退行性疾病

运动任务在神经工程治疗脊髓损伤疗效评估中的应用

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中国康复医学杂志 2024年第2期39卷 288-293页

作者：赵璨包书圣许猛饶家声中国康复科学所康复工程研究部北京市100068 北京航空航天大学生物与医学工程学院生物医学工程高精尖创新中心生物材料与神经再生北京市重点实验室中国人民解放军总医院第一医学中心骨科

脊髓损伤(spinal cord injury,SCI)是脊髓结构受到外力或病变等破坏,阻断了脊髓内的上行感觉传入和下行运动输出通路,进而导致患者永久且不可逆转的感觉运动等功能丧失[1—2]。由于SCI后的自发再生能力孱弱,通过促进神经组织再生以实现... 详细信息

脊髓损伤(spinal cord injury,SCI)是脊髓结构受到外力或病变等破坏,阻断了脊髓内的上行感觉传入和下行运动输出通路,进而导致患者永久且不可逆转的感觉运动等功能丧失[1—2]。由于SCI后的自发再生能力孱弱,通过促进神经组织再生以实现功能恢复的研究极具挑战性,目前绝大部分研究仍处于动物水平,尚未出现临床有效的治疗方法[3]。

关键词：感觉运动脊髓损伤疗效评估功能恢复脊髓结构神经工程运动输出神经组织再生

静态性牵张诱导神经突起导向生长的Slit/Robo分子机制的研究

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医用生物力学 2024年第S1期 91-92页

作者：肖宇辰安子通阿如汗程宇婧白若妍黄子阳樊瑜波刘美丽北京航空航天大学生物与医学工程学院生物力学与力生物学教育部重点实验室北京航空航天大学北京市生物医学工程高精尖创新中心

目的神经元在发育过程中,轴突会在通过中线时受到不同的吸引或排斥信号,引起神经轴突延伸或回缩。而牵张可引起神经元与下端所支配神经元发生突触连接,其作用机制不明确。而探明Slit/Robo信号通路在牵张诱导轴突延伸中的调节机制是神...

目的神经元在发育过程中,轴突会在通过中线时受到不同的吸引或排斥信号,引起神经轴突延伸或回缩。而牵张可引起神经元与下端所支配神经元发生突触连接,其作用机制不明确。而探明Slit/Robo信号通路在牵张诱导轴突延伸中的调节机制是神经再生的关键。方法采用静态性牵拉,对体外培养的DRG神经元分别进行2.5%、 5%、7.5%和10%的张应变,探究不同加载时间4、8、12 h后DRG神经元生长的影响,免疫荧光染色检测细胞突起的偏转角度和延伸情况,并导向分子Slit2及其受体Robo2的基因和蛋白表达进行PCR和WB检测。结果在牵张张应变2.5%、4 h后DRG神经元生长良好,但是突起长度延伸不显著。随着张应变增加至5%时,其存活率和突起长度显著性增加,轴突顺应牵张力的方向生长。随着牵张加载至10%、12 h时,细胞存活率下降,活细胞数显著性减低,突起出现显著性断裂损伤,不利于神经细胞的生长。从FDA和CCK-8以及细胞突起长度和突起偏转方向等检测结果,牵张5%、4 h适合DRG神经元的生长。此外,牵张5%、4 h作用后细胞内Slit2和Robo2的m RNA和蛋白表达显著性下降,显著性促进了神经元的导向生长。提示牵张在5%、4 h后对神经突起的排斥作用减弱,有助于神经突起的延伸性生长。研究结果为今后牵拉用于神经再生提供了新的方法。

关键词：

硬膜外脊髓电刺激在脊髓损伤后下肢运动恢复的研究进展

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中国康复医学杂志 2024年第6期39卷 898-904页

作者：郭小军常佳琪何乐玮赵璨许猛饶家声北京航空航天大学生物与医学工程学院生物医学工程高精尖创新中心生物材料与神经再生北京市重点实验室北京市100191 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院中国康复科学所康复工程研究所中国人民解放军总医院第一医学中心骨科

目前,美国每年新增近1.3万脊髓损伤患者,而下肢运动功能障碍是脊髓损伤患者最常见的病症之一,这会严重影响患者的日常生活和社交[1]。促进脊髓损伤后的运动功能恢复一直是脊髓损伤治疗的关键问题之一,生物医学界也开展了多种研究以期恢... 详细信息

目前,美国每年新增近1.3万脊髓损伤患者,而下肢运动功能障碍是脊髓损伤患者最常见的病症之一,这会严重影响患者的日常生活和社交[1]。促进脊髓损伤后的运动功能恢复一直是脊髓损伤治疗的关键问题之一,生物医学界也开展了多种研究以期恢复脊髓损伤患者的运动功能。

关键词：脊髓损伤患者运动功能恢复脊髓损伤后脊髓电刺激硬膜外下肢运动功能障碍下肢运动恢复脊髓损伤治疗

表面肌电与运动诱发电位在脊髓运动完全性损伤评估中的比较

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临床神经外科杂志 2024年第2期21卷 156-161,171页

作者：萧演清高明明何泽佳宋桂芸宋伟李晓光饶家声北京航空航天大学生物与医学工程学院生物材料与神经再生北京市重点实验室北京100191 中国康复研究中心北京博爱医院评定科中国康复科学所

目的比较基于表面肌电图(sEMG)的脑运动控制方案和基于经颅磁刺激(TMS)的运动诱发电位在脊髓运动完全性损伤患者评估中的敏感性。方法纳入中国康复研究中心2021年3月—2023年4月收治的31例临床诊断为脊髓运动完全性损伤的患者,分别进行... 详细信息

目的比较基于表面肌电图(sEMG)的脑运动控制方案和基于经颅磁刺激(TMS)的运动诱发电位在脊髓运动完全性损伤患者评估中的敏感性。方法纳入中国康复研究中心2021年3月—2023年4月收治的31例临床诊断为脊髓运动完全性损伤的患者,分别进行基于表面肌电的运动控制检测和基于TMS的运动诱发电位检测。结果31例患者中,27个(87%)至少有一个通道排名4或5。31例患者共测试了248块肌肉(每一例患者共测8块肌肉,分别是左右两侧的股直肌、股二头肌、胫前肌和腓肠肌),其中有79块(32%)肌肉可测量出通道排名4或5。62个肢体中的40个(64%)至少有一个通道排名4或5。31例患者中有21例(68%)有最高排名5的通道。然而,31例患者无一例能检测出运动诱发电位。结论sEMG在脊髓运动完全性损伤患者评估中的敏感性明显高于运动诱发电位。

关键词：脊髓损伤表面肌电图经颅磁刺激运动诱发电位

适配骨组织工程的蚕丝增强聚己内酯复合材料理化及生物特征研究

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中国修复重建外科杂志 2024年第9期38卷 1123-1129页

作者：田文晗何观平刘玉增管娟北京航空航天大学材料科学与工程学院北京100083 首都医科大学附属北京朝阳医院骨科北京100020 北京市生物医学工程高精尖创新中心北京102402

目的报道一种与骨组织力学适配的可降解骨植入材料,为临床骨再生与修复提供新材料。方法通过叠层组装与热压复合技术,将天然蚕丝织物与医用聚己内酯(polycaprolactone,PCL)物理混合,制备含20%、40%、60%蚕丝的蚕丝增强PCL复合材料(silk ... 详细信息

目的报道一种与骨组织力学适配的可降解骨植入材料,为临床骨再生与修复提供新材料。方法通过叠层组装与热压复合技术,将天然蚕丝织物与医用聚己内酯(polycaprolactone,PCL)物理混合,制备含20%、40%、60%蚕丝的蚕丝增强PCL复合材料(silk reinforced PCL composite,SPC)。大体观察形态并采用扫描电镜观察微观结构,以压缩试验检测其压缩力学性能,表面接触角测试检测材料表面润湿性,于PBS缓冲液中浸泡180 d后观测材料降解情况,采用细胞计数试剂盒8法检测MC3T3-E1细胞在20%-/40%-SPC上的增殖情况。取6只SD大鼠,背部皮下分别植入PCL和20%-SPC两种材料,采用Masson染色分析其180 d内体内降解特征和血管化效果。结果3种SPC断面的孔隙缺陷均较少。在20%~60%区间内,随着蚕丝含量增加、PCL含量越来越少,蚕丝织物层间距变小,纤维几乎布满整个断面;SPC的压缩模量和压缩强度呈增大趋势,60%-SPC压缩模量略低于40%-SPC,各材料间压缩模量和压缩强度比较差异均有统计学意义(P实验显示,3种SPC降解180 d的质量损失均在5%以内,其中60%-SPC的质量损失最大,各材料间质量损失比较差异均有统计学意义(P材料静态水接触角逐渐减小,且均可促进MC3T3-E1细胞增殖。大鼠皮下降解实验示,20%-SPC植入后30 d开始降解,180 d材料降解和血管化显著,与PCL形成鲜明对比。结论SPC具有与骨组织适配的力学特性和亲水特性,在体外模拟体液环境中长期保持力学强度,在体内通过机体免疫调控机制,实现材料降解和组织再生及血管化动态同步,有望为临床骨修复提供一种新型植入材料。

关键词：骨组织工程可降解生物材料蚕丝纤维聚己内酯纤维增强复合材料理化及生物特征

应力松弛丝素凝胶支架基于力学传导和骨免疫调节促进骨再生的作用与机制研究

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医用生物力学 2024年第S1期 557-558页

作者：董立立李林昊杨力黄伟重庆医科大学附属第一医院骨科重庆大学生物流变科学与技术教育部重点实验室北京航空航天大学生物与医学工程学院

目的天然骨ECM与骨再生微环境在力学上呈现黏弹性,且具有较快应力松弛。而黏弹性在体内外调节细胞应答与骨再生的机制尚不清楚。本课题通过构建应力松弛可控的SF冷冻凝胶,旨在探究应力松弛通过调控骨免疫微环境促进骨再生的作用及其调...

目的天然骨ECM与骨再生微环境在力学上呈现黏弹性,且具有较快应力松弛。而黏弹性在体内外调节细胞应答与骨再生的机制尚不清楚。本课题通过构建应力松弛可控的SF冷冻凝胶,旨在探究应力松弛通过调控骨免疫微环境促进骨再生的作用及其调节巨噬细胞极化与免疫应答的力生物学机制。方法利用冷冻相变法构建黏弹性可调的SF冷冻凝胶,以模拟骨再生力学微环境;通过构建大鼠股骨髁缺损模型,考察应力松弛SF凝胶的促骨再生效应;体内sc RNA-seq并结合细胞/分子生物学技术揭示应力松弛效应促进骨再生的机制及介导巨噬细胞极化的力转导机制。结果通过冷冻相变法可成功构建黏弹性可控的大孔径丝素冷冻凝胶,在骨缺损修复中证实快速应力松弛SF凝胶显著促进骨再生。体内sc RNA-seq结果表明,相比于纯弹性与慢松弛SF凝胶,快松弛凝胶在骨修复前期(10 d左右)诱导了更高比例的Mrc1+/CD163+的促再生型巨噬细胞。体外实验进一步证实,应力松弛通过Piezo1-YAP途径调节组蛋白乙酰化修饰,进而调控巨噬细胞促再生型极化。结论骨修复材料的黏弹性与应力松弛效应对骨再生至关重要。其可通过调节巨噬细胞介导的免疫微环境促进骨再生。尤为重要的是,巨噬细胞膜上的力感应蛋白Piezo1通过感知凝胶应力松弛,促进下游YAP激活与核转位,进而调节组蛋白乙酰化修饰,最终向再生型极化以参与骨再生。

关键词：

适配骨组织工程的蚕丝增强聚己内酯复合材料研究

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中国修复重建外科杂志 2024年

作者：田文晗何观平刘玉增管娟北京航空航天大学材料科学与工程学院首都医科大学附属北京朝阳医院骨科北京市生物医学工程高精尖创新中心

目的报道一种与骨组织力学适配的可降解骨植入材料，为临床骨再生与修复提供新材料。方法通过叠层组装与热压复合技术，将天然蚕丝织物与医用聚己内酯（polycaprolactone,PCL）物理混合，制备含20%、40%、60%蚕丝的蚕丝增强PCL复合材... 详细信息

目的报道一种与骨组织力学适配的可降解骨植入材料，为临床骨再生与修复提供新材料。方法通过叠层组装与热压复合技术，将天然蚕丝织物与医用聚己内酯（polycaprolactone,PCL）物理混合，制备含20%、40%、60%蚕丝的蚕丝增强PCL复合材料（silk reinforced PCL composite,SPC）。观察其宏观形态并采用扫描电镜观察微观结构，以压缩试验检测其压缩力学性能，表面接触角测试检测材料表面润湿性，于PBS缓冲液中浸泡180 d后观测材料降解情况，采用细胞计数试剂盒8法检测MC3T3-E1细胞在20%-/40%-SPC上的增殖情况。取6只SD大鼠，背部皮下分别植入PCL和20%-SPC两种材料，采用Masson染色分析其180 d内体内降解行为和血管化效果。结果 3种SPC断面的孔隙缺陷均较少。在20%～60%区间内，随着蚕丝含量增加，PCL含量越来越少，蚕丝织物层间距变小，纤维几乎布满整个断面。SPC的压缩模量和压缩强度呈现增大趋势，60%-SPC压缩模量略低于40%-SPC，各材料间压缩模量和强度比较差异均有统计学意义（P实验显示，3种SPC降解180 d的质量损失均在5%以内，60%-SPC的质量损失最大，各材料间质量损失比较差异均有统计学意义（P材料静态水接触角逐渐减小，且均可促进MC3T3-E1细胞增殖。大鼠皮下降解实验示，20%-SPC植入后30 d开始降解，180 d材料降解和血管化显著，与PCL形成鲜明对比。结论 SPC具有与骨组织适配的力学特性和亲水特性，在体外模拟体液环境中长期保持力学强度，在体内通过机体免疫调控机制，实现材料降解和组织再生及血管化动态同步，有望为临床骨修复提供一种新型植入材料。

关键词：可降解生物材料蚕丝纤维聚己内酯纤维增强复合材料骨组织工程

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创新型植介入器械设计

医用生物力学 2024年第S1期 208-208页

作者：王丽珍姚艳高元明黄慧雯樊瑜波生物力学与力生物学教育部重点实验室北京市生物医学工程高精尖创新中心北京航空航天大学生物与医学工程学院杭州市北京航空航天大学国际创新研究院(北京航空航天大学国际创新学院) 北京航空航天大学医学科学与工程学院

临床上植介入器械对于外科治疗效果提升具有重要意义。比如骨钉由于松动脱出率高导致术后翻修率高,具有负泊松比效应的拉胀微孔结构单元用于骨钉设计可提升抗拔出性能,进而提升其稳定性,但多孔结构设计会影响其疲劳特性及在体使用寿命;...

临床上植介入器械对于外科治疗效果提升具有重要意义。比如骨钉由于松动脱出率高导致术后翻修率高,具有负泊松比效应的拉胀微孔结构单元用于骨钉设计可提升抗拔出性能,进而提升其稳定性,但多孔结构设计会影响其疲劳特性及在体使用寿命;特殊结构的支架设计对于性能改进也具有重要作用。本研究针对材料、结构优化开展研究,并基于力学、材料学、生物学测试方法开展体外和动物体内实验验证。创新型植介入器械的植入后性能发现结构设计对于植入后的生物学效应、力学适配性、诱导再生能力等均具有重要影响,比如植入骨钉的骨整合性能、支架进入体内后的内皮化速度、在体的移动性能等。植介入器械的结构设计及方法创新在其临床化过程中至关重要,基于生物力学的结构设计对提升设计效率、增强功能方面具有重要作用,对于临床治疗具有重要指导。

关键词：