【摘 要】
：
人体当中存在着许多对物理信号敏感的组织和器官,比如骨骼,皮肤,血管和神经等。受其启发,物理信号,如机械信号、磁信号、电信号、热信号、光信号和声信号,由于其比生物和化学信号具有更高的安全性、更低的成本和可调的局部特性,已经逐步开始应用于组织工程领域。但如何通过生物材料构建适宜的物理信号调控组织修复仍是亟待解决的问题。本论文主要围绕电,力,磁等不同物理信号设计制备了不同结构和性质的纳米生物材料,并对所
论文部分内容阅读
人体当中存在着许多对物理信号敏感的组织和器官,比如骨骼,皮肤,血管和神经等。受其启发,物理信号,如机械信号、磁信号、电信号、热信号、光信号和声信号,由于其比生物和化学信号具有更高的安全性、更低的成本和可调的局部特性,已经逐步开始应用于组织工程领域。但如何通过生物材料构建适宜的物理信号调控组织修复仍是亟待解决的问题。本论文主要围绕电,力,磁等不同物理信号设计制备了不同结构和性质的纳米生物材料,并对所制备的纳米生物材料所构建的物理信号在组织工程中的应用进行了研究。本论文主要从以下几个方面开展:1.仿生骨电学性能的Gd-BTO/PLGA纳米复合材料制备及体外成骨研究:生物材料的理化性质对成骨细胞的增殖和分化具有调节作用。受天然骨电学特性的启发,将钆掺杂钛酸钡（Gd-BTO）电活性纳米粒子与聚丙交酯-乙交酯共聚物（PLGA）复合,制备Gd-BTO/PLGA电活性复合材料,在高压直流电场辅助下构建电微环境,并对所构建的电微环境促进成骨分化的可能机制进行了探讨。结果表明Gd-BTO NPs的引入更有利于增强MRI和X线双显影,通过调整Gd3+掺杂量可以进一步优化材料的介电性能、压电性能和表面电势等。细胞实验研究结果表明高压电场极化后的Gd-BTO/PLGA所构建的表面负电位能够显著促进细胞粘附和成骨分化。因此该部分研究工作表明通过阳离子的掺杂可以有效调控复合材料的电学性能,为本论文后续相关研究提供了调控材料电学微环境的有效策略。2.Sr-BTO/PLGA微球电微环境构建及在骨组织再生中的应用:天然骨和骨膜产生的内源性电位在维持骨量和质量中起着关键作用。在第一部分工作的基础上,在高压静电场（HEV）辅助下将锶掺杂钛酸钡（Sr-BTO）纳米粒子与PLGA复合制备Sr-BTO/PLGA微球。通过控制锶离子（Sr2+）掺杂量调节纳米粒子的四方相组成进而调控复合材料微球的表面电位。结果表明,0.1Sr-BTO/PLGA组的表面电位最低,其相对介电常数更接近天然骨骼。表现出良好的细胞相容性、成骨活性和增强骨再生能力。并进一步探讨Sr-BTO/PLGA微球促进成骨分化的潜在机制。即:Sr-BTO/PLGA微球产生较低的表面电势有助于激活钙离子Ca2+)通道导致细胞内Ca2+浓度升高,从而激活CaN/NFAT信号通路,促进成骨分化。0.1Sr-BTO/PLGA微球具有较低的表面电位和骨匹配的介电常数,有望在骨再生领域发挥巨大的潜力。3.PLLA电纺纤维介导的压电信号对干细胞行为调控的探究:随着组织工程技术的发展,压电信号调控细胞行为促进组织再生的策略逐渐引起科研工作者的关注。然而,压电效应对干细胞行为的调控规律,仍不清楚。本文通过有序静电纺丝技术制备了可降解的左旋聚乳酸（PLLA）压电纳米纤维膜并通过调控PLLA纤维排布方向,获得了三种具有不同压电性能的PLLA纳米纤维膜。在TC-3生物力学反应器中,系统研究了压电特性对人间充质干细胞（hUCMSCs）行为的调控。结果表明,hUCMSCs细胞的粘附,增殖和分化行为受PLLA纳米纤维压电特性的调控。当力与纤维的夹角呈45度时由于具有更高的压电特性更有利于hUCMSCs成骨分化。此外,hUCMSCs细胞受压电信号的刺激能够促进VEGF分泌进而有助于诱导HUVECs血管生成。4.TA-CFO/PVA多功能水凝胶介导的磁致形变在伤口愈合中的应用:伤口愈合是一个复杂的过程。创伤修复材料需要具备多种功能,如抗炎、抗菌、血管生成、增殖、重塑等。为了实现组织的快速再生,磁场辅助治疗已成为一种有前景的治疗手段。本研究通过单宁（TA）辅助桥接可磁致形变的铁酸钴纳米粒子（CFO NPs）与聚乙烯醇（PVA）基质,获得了具有磁响应性纳米复合水凝胶。在外加静磁场（SMF）作用下,TA能有效地将磁致形变传递给PVA,使PVA表面产生较大的形貌变化。PVA表面形态变化为细胞粘附和增殖提供了有效的力学线索。此外,由于TA改性和CFO NPs的协同作用,制备的磁响应水凝胶表现出较强的抗菌性。体内研究结果也证实了 TA-CFO/PVA水凝胶具有抗炎作用。更重要的是,在SMF下,TA-CFO/PVA水凝胶加速了的创面愈合,这与TA-CFO/PVA纳米复合水凝胶产生的机械刺激诱导早期血管形成有关。作为一种概念验证,我们提供了磁控皮肤组织再生的优化策略,对磁场辅助治疗的临床应用可能具有重要的指导意义。
其他文献
对磁化激光等离子体演化过程的研究近年来引起了广泛关注。外加强磁场可以通过约束能量输运降低聚变点火的参数要求;强磁场下的激光等离子体行为可以在实验室内重现无碰撞激波、原恒星射流、磁重联等天体物理或空间物理现象;工业应用中,磁场可以改善激光切割、激光焊接、脉冲激光沉积镀膜等技术的效果。脉冲磁场发生器是开展磁化激光等离子体实验研究的关键设备。相比于其它磁场加载途径,基于脉冲功率技术的强磁场设备具有特别的
产教融合是职业教育作为类型教育的重要特征。为贯彻落实全党大兴调研的要求，摸底基层一线实施职业教育产教融合的真实情况，课题组对全国四省五地展开调研。调研发现，职业教育产教融合制度和模式不断创新，形成多样化的校企合作育人模式，持续推进人才链、专业链与产业链对接，不断丰富完善产教融合育人载体，探索多种产教融合激励机制。但当前政策行动空间边界不清晰、政府跨部门协同工作机制不健全，混合所有制办学推进缓慢，产
随着化石燃料问题的日益锐化和对绿色能源需求的不断增长,亟需开发一种绿色安全高效的可充电电池。目前商业化锂离子电池中石墨负极的容量逐渐接近其理论比容量值,但仍然无法满足市场对更高能量密度储能的需求。因此,开发具有高理论容量的碱金属负极（Li:3860 mAh g-1,Na:1165 mAh g-1,K:687 mAh g-1）引起越来越多的关注。然而,碱金属负极在实际应用中仍然面临许多问题和挑战,例
蛋白质不仅是组成生命细胞的关键的大分子成分之一,在生命体重要的生命活动和进程中也扮演着关键的角色。小分子在生物体内不仅参与细胞新陈代谢,更是作为不可或缺的调节剂与蛋白质发生相互作用,以调节蛋白质发挥特定的功能。很多蛋白质彼此之间即使在整体上表现出序列或者结构的差异性,但通过其局部保守的结构花样可以识别并结合包含相同或者相似结构片段的小分子。对具备保守性结合模块的小分子结构片段或者官能团的深入探究,
未来托卡马克放电将以高参数高比压运行为主,而随着等离子体比压增大,电磁湍流增强,其对约束输运的影响将会进一步增大,甚至可能超过静电湍流。因此,发展测量电磁涨落的诊断系统,对于未来磁约束聚变研究具有重要意义。交叉极化散射诊断系统通过接收来自于等离子体的垂直于入射极化方向的散射信号测量等离子体中的磁涨落,是研究等离子体中电磁不稳定性的重要手段。本论文的主要工作是完成了 EAST（Experimenta
肿瘤诱导的免疫抑制是其逃避免疫监视和攻击的重要原因。尽管近年来靶向程序性死亡受体1（programmed cell death protein 1,PD-1）等的免疫治疗手段可以在一定程度上逆转肿瘤诱导的免疫抑制并取得了较好的治疗效果,但是目前响应率还很低,因此需要进一步阐明肿瘤诱导免疫抑制的细胞和分子机制。越来越多的证据表明神经系统在肿瘤生长和免疫调控中发挥重要作用。神经内分泌系统是神经系统的重
恶性肿瘤是导致人类死亡的主要原因之一,近年来,人们已经开发了各种各样的方法用于肿瘤治疗。其中肿瘤微环境是肿瘤存在的细胞环境,在肿瘤进展、转移和免疫逃逸中发挥着关键的作用。它除恶性细胞外,还包括细胞外基质、血管和不同类型的基质细胞。由于癌细胞的代谢不同于正常细胞的代谢,肿瘤微环境出现了缺氧、血管生成、酸中毒、过度代谢、升高的氧化还原态等一系列典型特征。探索肿瘤微环境的特性及其在肿瘤发育中的作用,对于
量子点发光二极管（QLED）表现出颜色可调、光谱窄等优势,在新一代超高清和广色域显示方面具有应用前景。目前,高性能的QLED器件主要采用掺杂ZnO纳米晶作为无机电子传输层,但存在电子迁移率过高导致电荷传输不平衡,以及缺陷态较多导致非辐射Auger复合等制约瓶颈。有别于无机电子传输层,本论文围绕基于有机电子传输层的红光量子点发光二极管作为研究主题,筛选出具有较深最低未占据分子轨道（LUMO）能级的三
在反应堆冷却剂系统中,自然循环是一种重要的热工水力现象,因此常基于它进行比例模化研究。动态系统比例模化（DSS）方法是一种最新的比例模化方法,它基于两参数仿射法导出相似准则,且有潜力获得整个动态过程中的失真。然而目前基于DSS方法的自然循环相似准则尚未建立和应用能力发掘有限,因此本文围绕自然循环DSS方法开展研究。首先进行单相和两相自然循环DSS分析研究。针对单相自然循环,建立一个典型的单相热工水
为了从根本上解决常规商业化锂离子电池在使用过程中可能出现的可燃有机电解液泄漏、燃烧、爆炸等一系列安全问题,研究者们提出利用不可燃无机固态电解质替代有机电解液来设计新型全固态锂电池。此外,全固态锂电池还有望突破商业化锂离子电池面临的能量密度瓶颈。然而,全固态锂电池的实际工业化应用在电解质和电极材料方面还存在诸多挑战。例如,电解质材料方面:目前还没有任何一种固态电解质可以同时满足工业化的所有需求,即高