麻省理工,生物材料与组织界面,课程讲义4
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高性能多孔β-磷酸三钙骨组织工程支架的3D打印袁景;甄平;赵红斌【摘要】背景:虽然采用溶液浇铸/离子洗出法、原位成型法、静电纺丝法、相分离/冻干法、气体成孔法等制备骨组织工程支架可以获得比较满意的效果,但在精确性、孔隙均匀性、空间结构复杂性、支架个性化等方面略显不足。
<br> 目的:利用3D打印制备β-磷酸三钙骨组织工程支架。
<br> 方法:利用3D打印制备载药β-磷酸三钙支架,观察其结构,测量其孔隙率和力学强度。
将载药β-磷酸三钙支架置入模拟体液中15周,观察其质量变化。
将载药β-磷酸三钙支架与大鼠骨髓间充质干细胞共培养7 d,观察细胞黏附与形态变化。
分别采用载药β-磷酸三钙支架浸提液与含体积分数15%胎牛血清的低糖 DMEM培养基培养大鼠骨髓间充质干细胞,培养24,48,72 h检测细胞A值,并确定细胞毒性分级;同时成骨诱导培养1周,检测两组细胞碱性磷酸酶活性。
<br> 结果与结论:实验制备的支架微观孔隙呈不规则形,孔隙率高,孔隙分布均匀,孔隙连通率高,抗压强度大。
载药β-磷酸三钙支架在15周内基本降解完全,与松质骨缺损修复时间相当。
大鼠骨髓间充质干细胞黏附于载药β-磷酸三钙支架表面,并深入支架内部,生长良好,增殖活跃,细胞碱性磷酸酶活性有提高,说明载药β-磷酸三钙支架具有良好的细胞相容性。
%BACKGROUND:Although the preparation of bone tissue engineering scaffolds can achieve satisfactory results by solvent casting/particulate leaching, in situ molding method, electrospinning, phase seperation/freeze drying, gas foaming, there are stil some deficiencies in the accuracy, pore uniformity, spatial structure complexity, personalized stents. <br> OBJECTIVE:To prepareβ-tricalcium phosphate bone tissue engineering scaffolds using 3D printing. <br>METHODS:Drug-loadedβ-tricalcium phosphate scaffolds were prepared with 3D printing, and the structure was observed to measure its porosity and mechanical strength. The scaffold was immersed in simulated body fluid for 15 weeks to observe the quality change. The scaffold was co-cultured with rat bone marrow mesenchymal stem cells for 7 days to observe celladhesion and morphological changes. Rat bone marrow mesenchymal stem cells were cultured in extracts of drug-loadedβ-tricalcium phosphate scaffold and low-glucose Dulbecco's modified Eagle’s medium containing 15%fetal bovine serum for 24, 48, and 72 hours, to determine the absorbance values and cytotoxicity grading, respectively. Meanwhile, the cells were subjected to osteogenic culture for 1 week, and <br> the alkaline phosphatase activities in two groups were detected. <br> RESULTS AND CONCLUSION:The prepared scaffold showed irregular micropores, high porosity, uniform pore distribution, high pore connectivity rate, and large compressive strength. The drug-loadedβ-tricalcium phosphate scaffold degraded completely with 15 weeks, and cancellous bone defect repair was completed in the same period. Rat bone marrow mesenchymal stem cells adhered to the surface of drug-loadedβ-tricalcium phosphate scaffold and went deep into the scaffold, showing good growth and proliferation. The activity of alkaline phosphatase was also improved. These findings indicate that the drug-loadedβ-tricalcium phosphate scaffold has good biocompatibility.【期刊名称】《中国组织工程研究》【年(卷),期】2014(000)043【总页数】8页(P6914-6921)【关键词】生物材料;骨生物材料;孔隙率;抗压强度;细胞相容性;有限元分析;国家自然科学基金【作者】袁景;甄平;赵红斌【作者单位】解放军兰州军区总医院全军骨科中心,甘肃省兰州市 730050; 甘肃中医学院研究生院,甘肃省兰州市730030;解放军兰州军区总医院全军骨科中心,甘肃省兰州市 730050;解放军兰州军区总医院全军骨科中心,甘肃省兰州市730050【正文语种】中文【中图分类】R318文章亮点:1 制备骨组织工程支架以往常采用溶液浇铸/离子洗出法、原位成型法、静电纺丝法、相分离/冻干法、气体成孔法等,这些制备方法获得了比较满意的效果,但在精确性、孔隙均匀性、空间结构复杂性、支架个性化等方面不尽人意。
仿生学的研究和应用一、概述随着生物学的发展和技术的进步,仿生学(bionics)已经成为近年来备受瞩目的研究领域,其探究的对象是生命现象中的基本原理,借鉴自然界中的生物体,研究其生理和行为特点,将其应用于现代技术领域中,以解决实际问题。
仿生学在工程学、材料学、机械工程、医学等领域均有广泛的应用,为人们带来了极大的便利和改善。
二、仿生学的研究内容1. 生物形态与结构:仿生学将生物体的构造和形态作为研究对象,探究其结构、功能以及物理特性等。
2. 生物运动与能量转换:仿生学将动物的运动方式和能量转换过程作为研究对象,从中探究实现机械效率的方法和原理。
3. 生物信息处理:仿生学将生物的信息处理方式作为研究对象,涵盖视觉、听觉、触觉以及智力等方面,探究信息处理与神经传输等的原理。
三、仿生学在技术领域中的应用1. 仿生机器人:仿生机器人借鉴生物体的身体结构、运动方式和行为特点,实现机械效率和舒适度的平衡。
例如,蜘蛛机器人可在窄小环境下进行高效侦查,仿生手臂可实现更加精准的手术操作。
2. 仿生材料:仿生材料应用仿生学原理,利用生物体的结构和物理特性开发新型材料,例如利用蝴蝶翅膀结构开发新型玻璃材料,材料具备更高的透明度和耐磨性。
3. 生物信号处理:借鉴生物体的信息处理方式,生物信号处理技术已经应用于听觉、视觉和生物医学等领域,例如借鉴蝙蝠的超声定位特性,开发出超声医学技术。
4. 生物认知:仿生学可以帮助了解生物体的认知机制,进一步探究人类的认知和行为,例如研究蚂蚁的集体协作行为,帮助了解人类协作的机制。
四、世界上著名的仿生学研究机构和项目1. 德国本西奥中心:于2005年成立,是一家专门从事生物机器人、仿生感知和认知研究的机构,致力于研究改善人类生活的智能机器人和创新技术。
2. 美国麻省理工学院:于1960年代开始研究仿生学和机器人技术,在生物力学、生物材料、生物信号处理等方面有所创新。
3. 美国哈佛大学:研究仿生学和生物学方面有很高声誉,该校的生物仿生研究团队曾研究出一种仿生机器人,其外型类似于蛇。
世界材料科学领域TOP100科学家依据2000-2010年间所发表研究论文的引用率,汤森路透集团在上月初发布了全球顶尖100位材料学家榜单。
共有15位华人科学家入选,其中榜单前6位均为华人。
本期报告以表格的形式,对这100位科学家的研究方向做了一个简单的介绍。
基于ESI统计数据,汤森路透集团于3月2日发布了2000-2010年全球顶尖100位材料学家榜单。
依据过去10年中在材料科学领域(基于汤森路透集团ESI的学科分类体系)所发表研究论文(包括Article和Review)的篇均被引次数,这一榜单选出了全球最具影响力的100名材料学家(入选者文章数不低于25篇)。
共有15位华人科学家入选这一榜单,其中榜单前6位均为华人,美国加州大学伯克利分校的杨培东教授位居第一。
按国别分布,这100位材料科学领域的科学家有48位来自美国,11位来自德国,8位来自英国,4位来自法国、荷兰,来自澳大利亚、中国、韩国和瑞士的有3位,来自比利时、俄罗斯、瑞典的有2位,奥地利、加拿大、丹麦、爱尔兰、以色列、日本、葡萄牙、中国台湾各1位。
从所属机构看,加州大学圣巴巴拉分校有5人、帝国理工学院4人、麻省理工学院4人、宾夕法尼亚州立大学3人、斯坦福大学3人、剑桥大学3人、荷兰格罗宁根大学3人、马尔堡大学3人、密歇根大学3人。
表1对这100位材料科学领域科学家的研究方向做了简单介绍。
表1材料科学领域TOP 100科学家的研究方向排名科学家(所在单位)文章数总被引次数研究方向1 杨培东(加州大学伯克利分校)36 13900 半导体纳米线、纳米线光子学、纳米线基太阳电池、太阳能转换为燃料用纳米线、纳米线热电学、纳米线电池、碳纳米管纳米流体、等离子体、低维纳米结构组装、新兴材料和纳米结构合成和操控、材料化学、无机化学,以及低维纳米结构在光电等能源领域中的应用等2 殷亚东(加州大学河滨分校)32 6387 纳米结构功能材料、纳米器件、无机纳米胶体合成与表面改性、自组装方法、纳米电子和光子器件、复合纳米材料、生物医用纳米结构材料、纳米催化剂、胶体与界面化学、纳米加工利用方法、光子晶体结构磁响应、可回收的复合纳米催化剂、生物相容性纳米晶制备、生物分离用纳米团簇等3 黃暄益(台湾清华大学)34 5439 无机纳米结构控制合成、金纳米粒子、氧化物纳米线、氮化镓空心球、金属氮化物纳米棒、有机硅薄膜、新型金属氧化物和硫化物纳米结构、核壳型纳米复合材料、纳米结构自组装等4 夏幼南(华盛顿大学圣路易斯分校)83 11936 纳米材料合成化学与物理、纳米材料在电学、光学催化剂、信息存储、光纤传感器中的应用;纳米材料在生物医学研究中的应用:光学成像用金纳米笼造影剂、纳米材料集成与智能聚合物、空间/时间分辨率控释相变材料纳米胶囊、静电纤维在神经组织工程、药物释放、干细胞、肌腱、现场修复插入骨中的应用;纳米材料在提高太阳电池、燃料电池、催化转换器和水分离设备中的应用5 孙玉刚(阿贡国家实验37 5231 由金属、半导体、氧化物和复合材料组成的功能性纳米室)结构设计和合成;燃料转换用低成本稳定等离子光学催化剂和非负载型催化剂设计和合成;低成本高性能光伏器件用铜铟镓硒纳米粒子设计与合成;太阳能、薄膜和高容量电池、柔性电子产品和传感器、新一代锂电池中非常规技术开发等6 吴屹影(俄亥俄州立大学)74 9590 染料敏化太阳电池、锂离子电池、太阳燃料电催化剂7 Jan C. HUMMELEN(荷兰格罗宁根大学)38 4643 富勒烯化学、光化学、分子材料在光伏技术中应用8 Alan J. HEEGER(加州大学圣巴巴拉分校)49 5788 半导体和金属聚合物,主要关注聚合物场效应管中的栅诱导绝缘体-金属相变,以及低成本塑料太阳电池。
世界材料科学领域TOP100科学家来源:陈卫娜的日志依据2000-2010年间所发表研究论文的引用率,汤森路透集团在上月初发布了全球顶尖100 位材料学家榜单。
共有15位华人科学家入选,其中榜单前6位均为华人。
本期报告以表格的形式,对这100位科学家的研究方向做了一个简单的介绍。
基于ESI统计数据,汤森路透集团于3月2口发布了2000-2010年全球顶尖100位材料学家榜单。
依据过去10年中在材料科学领域(基于汤森路透集团ESI的学科分类体系)所发表研究论文(包括Article 和Review)的篇均被引次数,这一榜单选出了全球最具影响力的100 名材料学家(入选者文章数不低于25篇)。
共有15位华人科学家入选这一榜单,其中榜单前6位均为华人,美国加州大学伯克利分校的杨培东教授位居第一。
按国别分布,这100位材料科学领域的科学家有48位来自美国,11位来自德国,8位来自英国,4位来自法国、荷兰,来自澳人利亚、中国、韩国和瑞士的有3位,来自比利时、俄罗斯、瑞典的有2位,奥地利、加拿大、丹麦、爱尔兰、以色列、口本、葡萄牙、中国台湾各1位。
从所属机构看,加州人学圣巴巴拉分校有5人、帝国理工学院4人、麻省理工学院4人、宾夕法尼亚州立大学3人、斯坦福大学3人、剑桥大学3人、荷兰格罗宁根大学3人、马尔堡人学3 人、密歇根大学3人。
表1对这100位材料科学领域科学家的研究方向做了简单介绍。
表2列出了材料科学领域TOP 100科学家中,华人的简介情况。
表2、2000-2010年世界TOP 100材料科学家中的华人从科学引文数据索引数据库中(Science Citation Index Expanded SCI-E)中对华人科学家的高被引论文(引用次数A1000次)进行了检索,检索时间为4月15口,如表3所示。
表3华人材料科学家高被引论文(>1000)。
2022北京通州初二(上)期中语文一、基础,运用。
(共18分)任务一:书写诚信。
1.(4分)在“一撇一捺写诚信”活动中,王同学书写了自律格言“行千里路诚为伴”。
欣赏后,完成问题。
(1)下面是三幅名家作品(局部),你认为王同学书写的作品最有可能临摹的一项是(2)王同学打算为“行千里路诚为伴”匹配下联,最恰当的一项是A.万紫千红信竞芳B.真挚恳切君子言C.读万卷书信作友D.跃万重山信同行任务二:宣传诚信。
2.(3分)下面是主宣传周的海报(其中隐藏着“诚信”二字)。
请你向同学们介绍海报的内容和寓意。
(不少于50字)3.(5分)学校组织以“诚信”为主题的演讲比赛。
下面是张同学的演讲稿(节选)。
阅读后,完成问题。
ㅤㅤ诚信在我国传统文化思想中有着丰富的内涵[甲]许慎《说文解字》云:“诚,信也。
信,诚也。
”所以诚信就是诚实无欺,信守诺言。
《易经•系辞上》说:“人之所助者,信也。
”可见人们所扶助的是笃守诚信的人。
《论语•为政》中孔子曰:“人而无信,不知其可也。
”换句话说,人如果缺乏诚信,就不能立身处世[乙]可以说,诚信既是一种个人修养,也是一种道德行为。
每个人,无论成功与失败,高贵与平佣.,都应该将诚信作为自己的崇高追求。
ㅤㅤ诚信深深镌.刻在中华五千年的文明史上。
古人留下了大量诸如“①”“一言九鼎”这样称赞诚信精神的成语,“②”“晏殊树信”等有关诚信的轶闲掌故也广为传诵。
由此可见,先人已将诚信的种子深植于华夏子孙的血脉之中,只要你坚守不缀.,它便会悄.然绽放美丽的花朵……(1)对演讲稿中加点字读音或字形判断,有误的一项是A.“佣”应写为“庸”B.“镌”应读为“juàn”C.“缀“应写为“辍”D.“悄”应读为“qiǎo”(2)任选①②其中一处,补充的内容为。
(3)在[甲][乙]两处分别填入标点符号,最恰当的一项是A.[甲]冒号[乙]句号B.[甲]句号[乙]句号C.[甲]冒号[乙]分号D.[甲]句号[乙]分号4.(4分)校刊《启航》发表了活动期间的一篇新闻。