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植物源外泌体样纳米囊泡刺激成骨细胞、抑制破骨细胞并促进成骨

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中国组织工程研究 2025年第31期29卷 6765-6771页

作者：药文鑫王毅蔡林冯晓波武汉大学中南医院疼痛科湖北省武汉市430071 武汉大学中南医院脊柱与骨肿瘤科湖北省武汉市430071

背景:骨质疏松症易引发病理性骨折且严重影响患者的生活质量,植物源外泌体样纳米囊泡在调节骨质疏松症骨平衡方面发挥着重要作用。目的:综述不同植物源外泌体样纳米囊泡在骨质疏松症治疗中的研究现状与展望。方法:通过计算机在PubMed、W... 详细信息

背景:骨质疏松症易引发病理性骨折且严重影响患者的生活质量,植物源外泌体样纳米囊泡在调节骨质疏松症骨平衡方面发挥着重要作用。目的:综述不同植物源外泌体样纳米囊泡在骨质疏松症治疗中的研究现状与展望。方法:通过计算机在PubMed、Web of Science、中国知网中检索1995年1月至2024年3月发表的相关文献,以“osteoporosis,plant-derived exosome-like nanovesicles,exosomes,osteoblasts,osteoclasts”为英文检索词,以“骨质疏松症,植物源外泌体样纳米囊泡,外泌体,成骨细胞,破骨细胞”为中文检索词,最终纳入53篇文献进行分析。结果与结论:植物源外泌体样纳米囊泡具有生物相容性、低毒性和天然靶向性等优点,这些特性不仅确保了其在体内的稳定存在与有效作用,还避免了不必要的免疫反应,为长期治疗策略的设计奠定了基础。植物源外泌体样纳米囊泡可以通过刺激成骨细胞增殖、抑制破骨细胞分化以及促进成骨-抑制破骨双重作用抗骨质疏松症;此外,部分植物源外泌体样纳米囊泡因具有骨靶向性,未来或将成为新型示踪靶标和治疗方案广泛应用于骨质疏松症治疗过程中。

关键词：骨质疏松症植物源性外泌体样纳米囊泡外泌体成骨细胞破骨细胞工程化外泌体

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双侧经皮椎体强化术中不同骨水泥填充量及分布形态的有限元分析

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中国组织工程研究 2025年第10期29卷 2006-2014页

作者：包雄吴枭唐锡杰张友高蔡进奎李章华武汉大学中南医院湖北省武汉市430062 武汉科技大学医学院湖北省武汉市430081 武汉市第三医院骨科湖北省武汉市430074

背景:采用双侧经皮椎体强化治疗骨质疏松性椎体压缩骨折中,作者发现当骨水泥注射总量达4 mL及以上时会在X射线片上呈现不同的分布形态,然而关于骨水泥分布形态对骨折椎体生物力学特性的影响鲜有报道。目的:利用有限元法进一步探讨骨水... 详细信息

背景:采用双侧经皮椎体强化治疗骨质疏松性椎体压缩骨折中,作者发现当骨水泥注射总量达4 mL及以上时会在X射线片上呈现不同的分布形态,然而关于骨水泥分布形态对骨折椎体生物力学特性的影响鲜有报道。目的:利用有限元法进一步探讨骨水泥填充量及分布形态对骨折椎体生物力学的影响。方法:建立L_1-L_3骨质疏松有限元模型,在L_2节段模拟椎体压缩骨折,在骨质疏松性椎体压缩骨折模型上分别模拟4 mL及6 mL骨水泥注入量及双侧部分融合(FH型)、完全融合(FO型)、对称分离(SA型)、非对称分离(SN型)4种骨水泥分布形态,共获得9组模型。在相同边界条件下进行三维有限元求解,比较L_2骨折椎体的应力及位移。结果与结论:(1)9组模型的最大应力均集中于L_2骨折区域,各骨水泥填充骨折模型的L_2最大应力和最大位移均小于无骨水泥填充骨折模型,说明骨水泥填充治疗骨质疏松性椎体压缩骨折有效;(2)与4 mL骨水泥填充相比,6 mL骨水泥填充在提高骨折椎体稳定性的同时可显著降低骨折椎体应力,增强椎体强度;(3)在相同运动状态下,FH型组骨折椎体应力均为最小,其次为SA型组,该两组接近,FO型组骨折椎体应力最大,在侧弯动作中尤为明显,可能与骨水泥团块形状导致侧方应力集中有关;FH型组骨折椎体位移最小,FO型组骨折椎体位移最大;(4)结果显示,增加骨水泥注入剂量可以降低骨折椎体应力,提高稳定性,但会增加渗漏风险;双侧对称弥散分布骨水泥(FH型、SA型)在恢复椎体强度及稳定性上均优于完全融合、非对称分离骨水泥,因此,临床上行双侧经皮椎体强化治疗骨质疏松性椎体压缩骨折时,首先保证双侧对称弥散分布,优先推荐双侧部分融合型分布,可获得合适的应力刺激及较好的稳定性。

关键词：骨水泥骨质疏松椎体压缩骨折经皮椎体强化有限元分析

PLGA/赖氨酸接枝氧化石墨烯纳米粒子复合支架对MC3T3细胞成骨分化的影响

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中国组织工程研究 2025年第4期29卷 707-712页

作者：余双奇丁凡万松陈伟张学俊陈东李强林作丽武汉市普仁医院脊柱外科湖北省武汉市430081 武汉市普仁医院社医办湖北省武汉市430081

背景:骨损伤后如何有效促进骨再生和骨重建一直是临床骨修复研究中的关键问题,利用生物和降解材料搭载生物活性因子在骨修复中具有优秀的应用前景。目的:探究赖氨酸接枝氧化石墨烯(LGA-g-GO)纳米粒子改性的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)... 详细信息

背景:骨损伤后如何有效促进骨再生和骨重建一直是临床骨修复研究中的关键问题,利用生物和降解材料搭载生物活性因子在骨修复中具有优秀的应用前景。目的:探究赖氨酸接枝氧化石墨烯(LGA-g-GO)纳米粒子改性的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)复合支架对成骨分化及新骨形成的影响。方法:将PLGA溶于二氯甲烷中,利用溶剂挥发法制备PLGA支架;将氧化石墨烯均匀分散于PLGA溶液中制备PLGA/GO复合支架;利用化学接枝法制备LGA-g-GO纳米粒子,将LGA-g-GO纳米粒子按不同的质量比(1%,2%,3%)与PLGA共混构建出PLGA/LGA-g-GO复合支架。表征5组支架的微观形貌、亲水性、蛋白吸附能力。将MC3T3细胞分别接种于5组支架表面,检测细胞增殖与成骨分化情况。结果与结论:①扫描电镜下可见PLGA支架表面光滑平坦,其余4组支架表面粗糙,并且随着LGA-g-GO纳米粒子加入量的增加,复合支架的表面粗糙程度加重;PLGA/LGA-g-GO(3%)复合支架的水接触角低于其他4组支架(P<0.05);PLGA/LGA-g-GO(1%,2%,3%)复合支架的蛋白吸附能力强于PLGA、PLGA/GO支架(P<0.05);②CCK-8检测显示,PLGA/LGA-g-GO(2%,3%)复合支架可促进MC3T3细胞的增殖;碱性磷酸酶染色与茜素红染色显示,PLGA/LGA-g-GO(2%,3%)组细胞碱性磷酸酶活性高于其他3组(P<0.05),PLGA/GO组、PLGA/LGA-g-GO(1%,2%,3%)组钙沉积多于PLGA组(P<0.05);③结果表明,PLGA/LGA-g-GO复合支架能够促进成骨细胞的增殖和成骨分化,有利于骨损伤后的骨再生和骨重建。

关键词：聚乳酸-羟基乙酸共聚物赖氨酸氧化石墨烯纳米粒子复合支架骨再生生物组织工程

基于《国际功能、残疾和健康分类》评价中国智能化辅盲设备的补偿功能

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中国组织工程研究 2025年第17期29卷 3650-3656页

作者：卜楠杨祎铖宋贝贝柏开祥杜芸芸武汉体育学院湖北省武汉市430079 运动健康智能装备湖北省工程研究中心湖北省武汉市430079

背景:辅盲设备及技术的应用是当今视力障碍人群常用的干预手段,可提高日常生活活动的参与及工作学习能力,帮助其回归家庭、回归社会。数字信息和智能化时代下辅盲设备的形式、技术和功能各有不同,其分类目前暂未能得到有效统一的讨论和... 详细信息

背景:辅盲设备及技术的应用是当今视力障碍人群常用的干预手段,可提高日常生活活动的参与及工作学习能力,帮助其回归家庭、回归社会。数字信息和智能化时代下辅盲设备的形式、技术和功能各有不同,其分类目前暂未能得到有效统一的讨论和评价。目的:基于《国际功能、残疾和健康分类》评价国内视力障碍人群智能化辅盲设备的补偿功能。方法:通过计算机检索中国知网、维普和万方数据库2013-01-01/2023-12-31收录的相关文献。基于《国际功能、残疾和健康分类》理论模式和框架结构,应用术语结构和编码程序归纳相关视力障碍评估类目,整理与分析国内视力障碍的智能化辅盲设备补偿功能研究与分类。结果与结论:①共纳入197篇文献:其中身体功能1篇,包含b2(b210);身体结构1篇,包含s2(s220);活动与参与共119篇,包含d1(10篇,d110、d115、d120、d140、d166),d3(4篇,d315、d325、d345、d360),d4(102篇,d465、d470),d8(3篇,d820、d825);环境因素共76篇,包含e1(72篇,e115、e120、e125、e130、e140、e150、e155、e160),e2(4篇,e210、e240);②基于《国际功能、残疾和健康分类》的视力障碍智能化辅盲设备补偿功能研究分类包含4个部分、8个分类、25个类目,领域涉及身体补偿类、生活用品类、教育学习类、出行导盲类、布局规划类。

关键词：国际功能、残疾和健康分类视力障碍辅盲设备智能化人工智能功能分类评价

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基于机器学习的运动损伤预警模型

中国组织工程研究 2025年第2期29卷 409-418页

作者：魏梦力钟亚平桂辉贤周易文关烨明余绍华武汉体育学院体育大数据研究中心湖北省武汉市430079 湖北省运动与健康创新发展研究中心湖北省武汉市430079

背景:运动医学界广泛呼吁采用机器学习技术高效处理庞大、冗杂的运动数据资源,构建智能化的运动损伤预警模型,以实现运动损伤的精准预警。对此类研究成果进行综合归纳与评述,对把握预警模型改进方向,指导中国损伤预警模型构建工作均具... 详细信息

背景:运动医学界广泛呼吁采用机器学习技术高效处理庞大、冗杂的运动数据资源,构建智能化的运动损伤预警模型,以实现运动损伤的精准预警。对此类研究成果进行综合归纳与评述,对把握预警模型改进方向,指导中国损伤预警模型构建工作均具有重要意义。目的:系统梳理基于机器学习技术的运动损伤预警模型相关研究,为中国运动损伤预警模型构建工作提供借鉴。方法:对中国知网、Web of Science和EBSCO数据库进行文献检索,主要检索机器学习技术和运动损伤相关文献,最终纳入61篇运动损伤预警模型相关文献进行分析。结果与结论:①在纳入文献的外部风险特征指标中,缺乏比赛场景类指标,后续需进一步完善相关特征指标的纳入工作,以进一步丰富模型训练的数据集维度;此外,运动损伤预警模型的纳入特征权重方法以过滤法为主,需强化嵌入法及包裹法等权重方法的运用,以增强多风险因素交互效应的分析。②在模型主体训练方面,模型主体训练算法多以监督式学习算法为主,此类算法对样本标注信息的完整度有较高要求,应用场景易受限,后期可增加无监督式与半监督式算法的应用。③在模型性能评估优化方面,现研究主要采用了HoldOut交叉与k-交叉两种验证方式评估模型性能,模型的AUC值范围(0.76±0.12),灵敏度范围(75.92±11.03)%,特异度范围(80.03±4.54)%,F1分数值范围(80.60±10.63)%,准确度范围(69.96±13.10)%,精确度范围(70±14.71)%,数据增强与特征优化为最常见的模型优化操作。当前运动损伤预警模型准确度及精确度均约为70%,预警效果良好,但模型优化操作较单一,多采用数据增强方法提升模型性能,需强化对模型算法、超参数的调整,以进一步提升模型性能。④在模型特征提取方面,纳入的内部风险特征指标多以人体测量学、训练负荷、训练年限和损伤史等指标为主,缺乏运动恢复类指标与身体机能类指标。

关键词：运动损伤损伤预警损伤预防智能预警机器学习深度学习人工智能体育运动

前交叉韧带重建患者步行时患侧腿部肌肉协同特征与步态稳定性的相关性

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中国组织工程研究 2025年第14期29卷 2899-2906页

作者：魏梦力钟亚平于婷婷谭茜琳曹偲佳武汉体育学院体育大数据研究中心湖北省武汉市430079 湖北省运动与健康创新发展研究中心湖北省武汉市430079

背景:现有研究初步总结了前交叉韧带重建患者步行时患侧腿肌肉活动与步态稳定性的潜在关联,然而存在观测肌肉类别不全、观测步行动作阶段不完整、未考量多块肌肉间协同作用等问题,亟待进一步完善该研究。目的:监测前交叉韧带重建患者步... 详细信息

背景:现有研究初步总结了前交叉韧带重建患者步行时患侧腿肌肉活动与步态稳定性的潜在关联,然而存在观测肌肉类别不全、观测步行动作阶段不完整、未考量多块肌肉间协同作用等问题,亟待进一步完善该研究。目的:监测前交叉韧带重建患者步行时患侧腿部肌肉协同信息,分析肌肉协同信息与步态稳定性的关联。方法:招募24例男性前交叉韧带重建患者,年龄(21.66±4.09)岁,采集受试者步行时患肢的肌电数据与压力中心数据,采用非负矩阵分解算法提取患肢的肌肉协同元参与数量、肌肉协同元峰值激活用时及肌肉相对权重指标,并与压力中心指标进行相关性分析。结果与结论:①累计解析出6类肌肉协同元参与步行活动,其中肌肉协同元参与数量与患者步态压力中心横向位移距离、横向位移速度无显著相关性。在肌肉协同元峰值激活用时方面,主导步态承重反应期的协同元3峰值激活用时与患者步态压力中心横向位移距离、横向位移速度均呈显著负相关(r=-0.413,P=0.045;r=-0.470,P=0.020),其余类型协同元的峰值激活用时与患者步态稳定性指标无显著相关性。在肌肉相对权重方面,主导步态承重反应期的协同元1的股直肌与患者步态压力中心横向位移距离、横向位移速度均呈显著负相关(r=-0.592,P=0.005;r=-0.529,P=0.014);主导承重反应期的协同元3的股二头肌的相对权重与患者步态压力中心横向位移距离呈显著负相关(r=-0.428,P=0.037)。②结果表明,前交叉韧带重建患者的中枢系统会系统调节步行时患肢肌肉协同活动以提升步态稳定性,具体表现为:延长主导承重反应期肌肉协同元激活时间,增强股四头肌的激活程度,以增强患侧腿落地时膝关节离心收缩控制能力,提升膝关节稳定性;增强承重反应期股二头肌激活程度,以增加患侧腿落地时膝关节屈曲程度,增强下肢落地缓冲功能。

关键词：前交叉韧带重建步态分析步态稳定性肌肉协同模式非负矩阵分解压力中心

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干细胞的趋电性迁移及机制

中国组织工程研究 2025年第23期29卷 4984-4992页

作者：韩芳舒晴贾绍辉田峻武汉体育学院运动医学院湖北省武汉市430079 武汉大学中南医院骨科康复科湖北省武汉市430071

背景:随着对干细胞技术研究的深入,如何使其准确归巢成为临床应用中的一大难题。除药物和趋化因子等信号的诱导外,电场也被广泛应用于指导干细胞的定向迁移,并可增强其迁移速度和定向性。目的:旨在分析总结电场对干细胞迁移特性的影响,... 详细信息

背景:随着对干细胞技术研究的深入,如何使其准确归巢成为临床应用中的一大难题。除药物和趋化因子等信号的诱导外,电场也被广泛应用于指导干细胞的定向迁移,并可增强其迁移速度和定向性。目的:旨在分析总结电场对干细胞迁移特性的影响,同时综述可能的作用机制。方法:通过检索Pub Med和中国知网数据库,收集截至2024年3月的相关文献,英文检索词:“stem cells,direct current electric field,pulsed electric field,migration,electric field device,mechanism”;中文检索词:“干细胞,直流电场,脉冲电场,迁移,电场装置,机制”。排除不能获取全文和与主题无关的文献。结果与结论:根据筛选要求共纳入58篇文献,包括中文文献15篇及英文文献43篇。文献以脂肪间充质干细胞、骨髓间充质干细胞、神经干细胞、表皮干细胞、人胚胎干细胞和人诱导性多功能干细胞为研究对象,在迁移装置中研究电场的不同参数对上述干细胞迁移的影响及其机制。(1)电场作为一种简单、无创且稳定的干预方式在指导干细胞定向迁移的过程中起着积极作用;(2)不同类型的干细胞发生趋电性迁移的方向不同,同时大部分干细胞的迁移速度和定向性是随着电场强度增加而增加的;(3)不同的电场装置在观测干细胞迁移时的侧重点不同,可根据实验目的而择优选择相关装置;(4)不同干细胞趋电性迁移的机制不完全相同,多数干细胞迁移过程中有MAPK通路、ROCK活化以及PI3K功能的参与,同时还有其他蛋白质复合物与信号通路参与调控该过程;(5)除电场参数不同之外,细胞本身的衰老情况和培养环境也会对趋电性迁移的结果产生影响。总而言之,电场作为一种影响干细胞迁移特性的重要信号,与其他新兴材料结合在组织工程应用中展现出了一定的潜力,有望在指导干细胞归巢方面发挥更加重要的作用,促进骨组织再生和修复以及神经系统、自身免疫系统以及肿瘤等疾病的研究取得更大的突破。

关键词：干细胞电场趋电性迁移机制归巢效应物理因子电场装置细胞衰老培养环境

KRT18与mRNA及长链非编码RNA互作调控椎间盘髓核细胞损伤的机制

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中国组织工程研究 2025年第2期29卷 312-321页

作者：刘钟元李扬张志文湖北中医药大学针灸骨伤学院湖北省武汉市430061 湖北中医药大学附属医院、湖北省中医院、湖北省中医药研究院湖北省武汉市430061

背景:椎间盘中差异表达的RNA结合蛋白在椎间盘退变中发挥着关键作用,其中RNA结合蛋白KRT18水平的降低与椎间盘退行性病变相关,但其在椎间盘髓核细胞中的具体作用尚未完全确定。目的:探讨KRT18与mRNA及长链非编码RNA结合互作对椎间盘髓... 详细信息

背景:椎间盘中差异表达的RNA结合蛋白在椎间盘退变中发挥着关键作用,其中RNA结合蛋白KRT18水平的降低与椎间盘退行性病变相关,但其在椎间盘髓核细胞中的具体作用尚未完全确定。目的:探讨KRT18与mRNA及长链非编码RNA结合互作对椎间盘髓核细胞的影响及机制。方法:对因腰部骨折或椎间盘退行性病变而接受椎间融合术的患者进行人体髓核组织取样获得正常髓核细胞和退变髓核细胞,并进行iRIP-seq、功能富集分析以及DNA微阵列分析,随后根据分析结果在髓核细胞中敲低KRT18,通过蛋白免疫印迹及qRt-PCR在蛋白和RNA水平检测相关基因水平的表达。结果与结论:通过iRIP-seq分析发现GUAAUC和AGCCUC序列中存在大量的KRT18结合位点,表明KRT18可参与调控RNA的转录、翻译、稳定性或在细胞信号传导途径中发挥作用。其能够与成熟的mRNA稳定结合,其中表达较高的基因包括CRLF1及IGFBP4等,同时与其结合的长链非编码RNA的峰值基因包括SNHG25、SNHG12、NEAT1、USP32、EIF4A2和CDH4,这些基因多涉及细胞凋亡、炎症等多种生物过程,并且能介导细胞外基质代谢的相关通路,KRT18能够调控它们的稳定性、转运、翻译、剪接等多个方面的功能,进而影响基因的表达和细胞功能。实验结果验证了在髓核细胞中敲低KRT18,细胞外基质代谢水平被抑制出现失衡,导致体外椎间盘退变。该研究首次从KRT18与mRNA及长链非编码RNA结合的角度探讨其调控机制,并推测了KRT18在椎间盘退变发病机制中的潜在功能,为今后KRT18关键功能的研究奠定了基础。

关键词：椎间盘退行性变 RNA结合蛋白 KRT18 iRIP-seq mRNA 长链非编码RNA

不同加工方式对体外模拟胃肠消化香菇活性物质含量及活性的影响

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食品科学 2025年第2期46卷 183-192页

作者：姚芬刘红霞范秀芝史德芳殷朝敏高虹张玉姚望湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所湖北武汉430064 湖北工业大学生命科学与健康工程学院湖北武汉430068 武汉市储备粮保障中心湖北武汉430021

为研究不同加工方式和处理时间对香菇体外模拟胃肠消化后活性物质含量及体外活性的影响,采用蒸制、煮制、空气炸和烤箱烤制4种方式处理香菇,通过模拟体外胃肠消化后测定消化液中总酚、总黄酮、粗多糖和香菇嘌呤含量及其体外抗氧化、降... 详细信息

为研究不同加工方式和处理时间对香菇体外模拟胃肠消化后活性物质含量及体外活性的影响,采用蒸制、煮制、空气炸和烤箱烤制4种方式处理香菇,通过模拟体外胃肠消化后测定消化液中总酚、总黄酮、粗多糖和香菇嘌呤含量及其体外抗氧化、降血脂和降血糖活性,并对消化液的体外活性和活性物质含量相关性进行分析。结果表明,消化前,与蒸制、煮制和空气炸处理相比,烤箱烤制更利于香菇中4种活性物质的保留,其中烤制5 min时总酚、总黄酮和粗多糖的含量和烤制15 min时香菇嘌呤的含量相对较高,分别为(222.13±3.57)mg/g、(4.49±0.06)mg/g、(5.57±0.28)g/100 g和(551.31±3.76)mg/100 g。经体外胃肠消化后,烤箱烤制香菇活性物质释放量相对较高,其次为空气炸。除烤箱烤制香菇总黄酮的释放量随烤制时间延长而降低外,其余活性物质释放量与加工时长无明显相关性。蒸制处理后香菇肠消化液的体外活性相对较高,其中,蒸制20 min的香菇肠消化液1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除率和蒸制10 min的2,2′-联氮-双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid),ABTS)阳离子自由基清除率最高(P0.05);蒸制10 min时肠消化液的胰脂肪酶抑制活性相对较强(P>0.05),为(49.42±2.32)%。相关性分析发现,胃消化液的α-葡萄糖苷酶抑制活性与其总酚(P<0.01)和香菇嘌呤(P<0.05)含量呈显著正相关,ABTS阳离子自由基抑制率与其总酚(P<0.05)和粗多糖(P<0.01)含量呈显著正相关;而肠消化液的胰脂肪酶抑制活性与4种活性物质含量均呈极显著负相关(P<0.01)。综上可以看出烤制更有利于活性物质的保留和消化释放,而蒸制更利于改善香菇肠消化液的体外活性。本研究为香菇科学合理的加工提供了指导。

关键词：香菇加工方式总酚总黄酮粗多糖香菇嘌呤体外活性