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不同交联方法构建的胶原基支架及其性能表征

功能高分子学报 2024年第1期37卷 49-56页

作者：孔彦惠张传蕾刘慧玉陈诚高闻语奚晓玮郭佳刘杨常州大学生物医学工程与健康科学研究院江苏常州213164 常州大学药学院、生物与食品工程学院江苏常州213164 常州大学医学与健康工程学院江苏常州213164

分别采用1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳酰二亚胺(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)交联法、甲基丙烯酸酐(MA)修饰光聚合交联法和苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基磷酸锂(LAP)光交联法制备了3种胶原基支架材料,并对其微观结构、理化性能和生物学性能... 详细信息

分别采用1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳酰二亚胺(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)交联法、甲基丙烯酸酐(MA)修饰光聚合交联法和苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基磷酸锂(LAP)光交联法制备了3种胶原基支架材料,并对其微观结构、理化性能和生物学性能进行了评价。结果表明:这3种交联法制备的胶原基支架材料的孔洞结构具有显著差异,其孔径范围均为50~250μm,符合组织修复材料对孔径的需求。此外,通过MA复合光交联所得的胶原基支架材料(Col-MA),其抗压强度可达2.17 MPa,满足组织工程理想支架材料对力学性能的基本要求。生物相容性实验结果表明,这3种支架材料均能够为细胞生长提供合适的空间以及供应足够的营养物质。

关键词：胶原组织工程支架材料交联多孔结构生物材料

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细胞力学作用对MDCK细胞系微组织形态发生的影响

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中国组织工程研究 2024年第31期28卷 5003-5009页

作者：曹煜吴当欧阳明星邓林红常州大学医学与健康工程学院生物医学工程与健康科学研究院常州大学药学院生物与食品工程学院

背景：体内组织器官的发生是一个精确而自主调控的过程，生物力学因素在该宏观尺度上的功能是值得探索的基础科学问题。目的：探讨细胞力学作用对3D Madin-Darby犬肾(MDCK)上皮微组织形态发生的影响。方法：利用荧光共振能量转移技术观... 详细信息

背景：体内组织器官的发生是一个精确而自主调控的过程，生物力学因素在该宏观尺度上的功能是值得探索的基础科学问题。目的：探讨细胞力学作用对3D Madin-Darby犬肾(MDCK)上皮微组织形态发生的影响。方法：利用荧光共振能量转移技术观测MDCK上皮微组织的形成，检验不同的细胞力学信号和胞外基质环境对微组织发生的影响以及相应的ERK活性变化。结果与结论：(1)抑制ERK信号通路对MDCK上皮微组织的生长有抑制作用；(2)抑制细胞收缩力信号如ROCK通路和肌球蛋白MyosinⅡ活性，ERK活性降低，微组织变小；(3)选择性地抑制质膜和内质网上的钙离子通道导致ERK活性和微组织生长受到抑制；(4)通过抑制细胞膜上力学敏感受体Piezo离子通道或整合素信号，分别导致微组织变小或不能有效生成组织形态；(5)不同的细胞外基质组分影响微组织的形态发生，Matrigel胶中添加Ⅰ型胶原使微组织从微球形向长体形转变；(6)该研究结果初步显示细胞和细胞外基质环境中的机械力学信号在MDCK上皮微组织发生中具有重要作用，并提供了部分的分子机制理解。

关键词： ERK激酶 MDCK微组织荧光共振能量转移细胞力学细胞外基质

基于电磁感应自驱动传感器的呼吸率监测系统研究

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传感器与微系统 2024年第6期43卷 31-34页

作者：刘磊潘洁王予新邓林红常州大学医学与健康工程学院江苏常州213164 常州大学生物医学工程与健康科学研究院江苏常州213164

呼吸率是呼吸功能的一个重要参数,实时监测呼吸率对发现和预防呼吸疾病有着重要意义。设计了一种基于电磁感应自驱动呼吸气流传感器的呼吸率监测系统,该系统将传感器置于口腔/鼻下通过监测呼吸气流的变化来监测人体的呼吸率。实验测得... 详细信息

呼吸率是呼吸功能的一个重要参数,实时监测呼吸率对发现和预防呼吸疾病有着重要意义。设计了一种基于电磁感应自驱动呼吸气流传感器的呼吸率监测系统,该系统将传感器置于口腔/鼻下通过监测呼吸气流的变化来监测人体的呼吸率。实验测得传感器在呼吸缓慢、呼吸正常、呼吸急促时周期分别为3.8,2.3,1.6 s,小于人呼吸周期时间(3~6 s),系统采用蓝牙通信技术传输数据,方便测试者移动。该系统实现了对人体呼吸率稳定、实时、准确的采集,为后续呼吸疾病的预防和诊断提供了一定的研究价值。

关键词：电磁感应自驱动传感器呼吸率无线传输

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β1， 4-半乳糖基转移酶1对气道平滑肌细胞炎症反应的影响

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济南大学学报(自然科学版) 2024年

作者：张赛帅张雪茹施锐郭佳邓林红常州大学药学院(生物与食品工程学院) 常州大学医学与健康工程学院常州大学生物医学工程与健康科学研究院

为了探究β1， 4-半乳糖基转移酶1(β4GalT1)在气道平滑肌细胞中的功能，通过基因表达综合数据库(GEO)分析β4GalT1在气道平滑肌细胞炎症反应存在功能，采用脂多糖刺激气道平滑肌细胞后检测白介素1β及β4GalT1的表达；采用慢病毒包装... 详细信息

为了探究β1， 4-半乳糖基转移酶1(β4GalT1)在气道平滑肌细胞中的功能，通过基因表达综合数据库(GEO)分析β4GalT1在气道平滑肌细胞炎症反应存在功能，采用脂多糖刺激气道平滑肌细胞后检测白介素1β及β4GalT1的表达；采用慢病毒包装构建过表达β4GalT1的稳转细胞，并利用实时荧光定量聚合酶链式反应检测稳转细胞中炎症相关细胞因子表达随时间的变化，同时通过细胞增殖实验、细胞周期和划痕实验检测稳转细胞的生物学行为变化，研究过表达β4GalT1的细胞分泌液在调节细胞因子表达过程中的作用。结果显示：脂多糖能引起白介素1β及β4GalT1的表达量增加；随着培养时间的增加，过表达β4GalT1的细胞中促炎因子表达量减小，抑炎因子表达量增加，同时过表达β4GalT1可改变气道平滑肌细胞的增殖、迁移行为，进而起到炎症修复功能；过表达β4GalT1的细胞可通过分泌液调节细胞因子的表达，表明β4GalT1能快速响应对气道平滑肌细胞的炎症刺激，并通过分泌物质调节气道平滑肌细胞的细胞行为及细胞因子变化。

关键词：糖生物学抑炎作用 β1,4-半乳糖基转移酶1 气道平滑肌细胞细胞行为

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柔性可持续穿戴的肺音信号监测听诊贴研究

传感器与微系统 2024年第5期43卷 27-30页

作者：黄晨凯车波刘磊朱霖霖邓林红常州大学微电子与控制工程学院江苏常州213164 常州大学生物医学工程与健康科学研究院江苏常州213164 常州大学医学与健康工程学院江苏常州213164

针对当前数字听诊器在长时间穿戴监测方面的不足,研制了一种具有可延展电路结构、可紧密贴合的柔性肺音无线听诊贴。对听诊贴的前端进音腔室、体表贴合性、可延展电路结构的力学-电学性能以及信号降噪方面展开研究。结果表明:该柔性听... 详细信息

针对当前数字听诊器在长时间穿戴监测方面的不足,研制了一种具有可延展电路结构、可紧密贴合的柔性肺音无线听诊贴。对听诊贴的前端进音腔室、体表贴合性、可延展电路结构的力学-电学性能以及信号降噪方面展开研究。结果表明:该柔性听诊贴可贴合体表,可延展电路在体表动态环境中力学-电学性能稳定,最后对采样的肺音信号经过小波阈值降噪后信噪比显著提高,实现了持续动态监测的可穿戴数字化听诊,可为后续肺部的持续诊疗工作提供一定的研究价值。

关键词：柔性电路数字听诊器可穿戴器件肺音信号小波分析

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衰老引发的糖萼损伤与血管功能障碍

医用生物力学 2024年第2期39卷 368-374页

作者：张梓航高朵岚戴鑫源刘添李明翰邓小燕康红艳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市生物医学工程高精尖创新中心北京100083

血管内皮糖萼(endothelial glycocalyx,EG)是位于血管内表面的一层多糖蛋白复合结构,其损伤与动脉粥样硬化、中风、脓毒症、糖尿病、肾脏疾病、高血压、肺水肿等诸多疾病存在关联。基于此,糖萼的健康程度已被列为评估血管健康的重要指... 详细信息

血管内皮糖萼(endothelial glycocalyx,EG)是位于血管内表面的一层多糖蛋白复合结构,其损伤与动脉粥样硬化、中风、脓毒症、糖尿病、肾脏疾病、高血压、肺水肿等诸多疾病存在关联。基于此,糖萼的健康程度已被列为评估血管健康的重要指标。研究表明,衰老会伴随糖萼发生退行性改变,体现在其厚度变薄、合成及降解相关酶基因水平的失调等方面。作为血管的天然保护性屏障,衰老引发的糖萼损伤与血管舒缩功能受损、通透性增大、炎症及免疫反应失调、凝血/抗凝功能失衡等存在关联。从“结构决定功能”角度出发,开展衰老过程中糖萼厚度、成分、微观结构、力学特性等变化规律及其与血管功能障碍的相关性研究,对于预防、诊断、治疗动脉粥样硬化等年龄相关性心血管疾病具有重要意义。

关键词：糖萼衰老血管功能障碍动脉粥样硬化

天然丝素纤维增强胶原基角膜修复材料的制备及其力学性能研究

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医用生物力学 2024年第S1期 423-423页

作者：高闻语刘杨常州大学生物医学工程与健康科学研究院常州大学医学与健康工程学院

目的胶原蛋白作为天然角膜细胞外基质的主要成分,是组织工程角膜修复的首选原材料。目前常见的胶原基支架材料在临床移植手术中常因无法满足手术缝合的剪切过程而导致移植失败。因此,本研究希望能够通过在胶原基材料中引入天然丝素来...

目的胶原蛋白作为天然角膜细胞外基质的主要成分,是组织工程角膜修复的首选原材料。目前常见的胶原基支架材料在临床移植手术中常因无法满足手术缝合的剪切过程而导致移植失败。因此,本研究希望能够通过在胶原基材料中引入天然丝素来改善其力学性能。方法首先,配置6.5 mg/m L的胶原蛋白(Col)溶液,并从丝纤维中提取丝素蛋白(SF)溶液;控制复合体系中的Col∶SF=100∶3;接下来,向溶液中加入一定浓度的EDC/NHS,使得EDC∶NHS∶Col三者质量比为1∶1∶6。待混合溶液在4℃条件下搅拌充分反应5 h后,除去混合溶液中的气泡,最后将溶液转移至模具中风干成膜,制备得到丝素蛋白复合胶原基薄膜。结果通过力学拉伸试验测定Col膜和Col-SF复合膜材料的力学性能,结果表明,两种薄膜材料的极限抗张强度分别为7.20±0.9 MPa和9.71±0.14 MPa,添加了丝素纤维的胶原基材料(Col-SF)的抗张强度明显高于纯胶原材料(Col)。同时,Col膜和Col-SF膜的断裂伸长率分别为45.1±0.7%和49.5±0.7%,两者之间没有显著的差异。结论本研究制备得到的Col-SF薄膜具有良好的机械性能,天然丝素纤维可以作为调节胶原基材料物理性质和增强其机械强度的一种合适选择。除此之外,Col-SF还具有良好的吸水性和降解性等理化性能,满足作为角膜修复材料的基本要求。

关键词：

基于快速加卸载的单轴拉伸识别屈光术后兔角膜的生物力学特性

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生物医学工程学杂志 2024年第1期41卷 136-143页

作者：张迪张海霞李林首都医科大学生物医学工程学院、首都医科大学临床生物力学应用基础研究北京市重点实验室北京100069 山东第一医科大学、山东省医学科学院放射学院山东泰安271016

为了认识行角膜切削手术后兔眼角膜生物力学特性随修复时间如何变化,本研究选取21只健康成年兔,左眼作为实验眼,右眼作为对照眼,进行对比实验。首先,对所有兔的左眼采用板层刀移除角膜前表面部分组织(原角膜厚度的30%~50%),作为模拟角... 详细信息

为了认识行角膜切削手术后兔眼角膜生物力学特性随修复时间如何变化,本研究选取21只健康成年兔,左眼作为实验眼,右眼作为对照眼,进行对比实验。首先,对所有兔的左眼采用板层刀移除角膜前表面部分组织(原角膜厚度的30%~50%),作为模拟角膜屈光手术的动物模型。其次,将实验兔分别饲养1个月、3个月、6个月后处死,利用其体外角膜制作条状试样,进行加卸载速率平均约为0.16 mm/s的单轴拉伸实验;最后,利用黏—超弹性本构模型,对加卸载数据进行拟合。结果显示,模拟手术后1个月、3个月,实验眼与对照眼角膜的黏弹性参数差异具有统计学意义;术后3个月,实验眼角膜与对照眼角膜,在应变水平分别为0.02、0.05时,其切向模量差异具有统计学意义;术后6个月组的实验眼角膜与对照眼角膜,生物力学参数差异无统计学意义。上述结果表明,与对照眼相比,实验眼角膜生物力学特性随术后时间有所变化,术后3个月实验眼与对照眼之间角膜的切向模量的比值增大,随后减小;这为基于临床上获取的快速测试数据认识角膜屈光手术术后角膜生物力学特性奠定了前期基础。

关键词：角膜角膜屈光手术生物力学特性单轴拉伸实验黏—超弹性

上皮细胞对微组织纤维化力学的抑制作用和时空依赖性

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医用生物力学 2024年第S1期 394-394页

作者：韩潇宁徐乐乐窦婷杜蓉邓林红王翔常州大学生物医学工程与健康科学研究院常州大学医学与健康工程学院常州大学药学院

目的本研究旨在探讨上皮细胞如何通过与成纤维细胞的相互作用影响微组织的纤维化力学特性,并研究这种影响在空间和时间上的依赖性。方法研究者建立了一个三维微组织模型,该模型使用NIH/3T3成纤维细胞负载的胶原水凝胶,并内嵌微弦基力...

目的本研究旨在探讨上皮细胞如何通过与成纤维细胞的相互作用影响微组织的纤维化力学特性,并研究这种影响在空间和时间上的依赖性。方法研究者建立了一个三维微组织模型,该模型使用NIH/3T3成纤维细胞负载的胶原水凝胶,并内嵌微弦基力传感器来评估纤维化力学。通过将MDCK上皮细胞共培养于微组织表面,对比有或没有上皮细胞共培养的微组织在致密化、刚度和收缩力方面的差异。结果与单培养微组织相比,共培养微组织在致密化、刚度和收缩力方面显著降低。关键纤维化特征,如a-SMA、纤维连接蛋白和胶原蛋白的蛋白表达增强,表明成纤维细胞/肌成纤维细胞转换(FMT)和基质沉积也显著减少。上皮细胞对微组织的抗纤维化效应依赖于前列腺素E2(PGE2)的浓度(10u M)及其与成纤维细胞的接近程度,表明存在旁分泌细胞信号。此外,PGE2对微组织收缩的影响还取决于PGE2被提供或阻断的时间点。结论上皮细胞在空间和时间上对纤维化组织致密化驱动的力学特性具有重要调节作用。共培养的微组织模型结合实时敏感力传感器为评估纤维化和药物筛选提供了合适的系统,有助于深入理解纤维化组织形成的生物力学机制,并为预防和治疗纤维化相关疾病提供了新的治疗途径。

关键词：