【摘 要】
：
关于肿瘤性骨缺损的问题,提供一种兼具术后辅助治疗肿瘤和骨缺损修复的双功能生物材料的方案具有重要意义。石墨烯、碳纳米管等碳材料由于其极大的比表面积、良好的力学性能及骨诱导性在骨组织工程中具有应用潜力。但相比于传统骨修复材料,其生物相容性及骨诱导性仍然存在差距,因此通过改性或复合其他功能颗粒来改善碳支架材料的综合性能显得尤为重要。此外,磁场作为一种非入侵的外加物理刺激,已经证实能够对细胞行为产生一定的
【基金项目】
：
国家自然科学基金青年基金（51602266）,基于电磁响应引发生物学效应的羟基磷灰石基纳米复合材料； 国家重点研发计划项目（2016YFB0700803-3）骨修复材料表面结构和性质与骨诱导、成血管的关系及高通量评价；
论文部分内容阅读
关于肿瘤性骨缺损的问题,提供一种兼具术后辅助治疗肿瘤和骨缺损修复的双功能生物材料的方案具有重要意义。石墨烯、碳纳米管等碳材料由于其极大的比表面积、良好的力学性能及骨诱导性在骨组织工程中具有应用潜力。但相比于传统骨修复材料,其生物相容性及骨诱导性仍然存在差距,因此通过改性或复合其他功能颗粒来改善碳支架材料的综合性能显得尤为重要。此外,磁场作为一种非入侵的外加物理刺激,已经证实能够对细胞行为产生一定的影响,药物递送方面能够控制磁性药物载体运动,富集在病灶区,来控制药物释放。基于这个思路,我们构建了一种微观三维层柱状碳支架结构,原位复合羟基磷灰石及四氧化三铁,赋予材料一定的生物相容性与磁性,考察其药物负载及释放能力,体外细胞实验评价材料的成骨活性与抗肿瘤效果。结论如下:1.考虑到石墨烯与碳纳米管在溶液中易发生团聚,分散性差,因此将二者通过静电自组装构建微观三维层柱状结构,提高了比表面积,为后续功能颗粒的填充提供空间。并将羟基磷灰石（HA）与四氧化三铁（Fe3O4）通过水热法原位复合在支架材料内部与表面,分别制备出三维碳支架材料RGO/CNT,在此基础上制备出一种具有良好生物相容性的RGO/CNT/HA支架材料以及兼具生活相容性与磁性的RGO/CNT/HA/Fe3O4支架材料,研究结果显示,180℃/3h水热条件下RGO的缺陷更小,说明升高温度减小反应时间有益于RGO的还原。三种复合支架材料均具有窄孔径分布的三维介孔结构,孔径均约为4.1nm,其中2相材料RGO/CNT具有更大的比表面积（216.29 m~2/g）及孔容（0.46 cm~3/g）。此外,相比于纯Fe3O4,RGO/CNT/HA/Fe3O4具有更小的矫顽力及剩余磁化强度,便于磁化与退磁。2.研究了不同支架材料在不同条件下的药物负载及释放能力,研究结果显示:无磁场刺激时,RGO/CNT由于其较大的比表面积而装载了更多药物,达到255.1μg/mg;添加磁场后,磁性材料RGO/CNT/HA/Fe3O4药物负载量显著提升,在130m T下载药量达到310.8μg/mg,这说明一定强度的磁场刺激有利于材料对药物的吸附。相比于无刺激,添加磁场后,载药体系释药速度下降,这说明磁场的添加可以有效缓解药物突释。引入聚己内酯（PCL）成膜后,可进一步缓释药物。3.为了评价复合材料在外加磁场刺激下的成骨活性,通过溶剂挥发法制备了PCL、PCL/RGO/CNT、PCL/RGO/CNT/HA、PCL/RGO/CNT/HA/Fe3O4四种复合支架薄膜材料,并施加0m T、20m T、60m T、130m T静磁场刺激,研究结果显示复合了HA与Fe3O4功能颗粒的PCL/RGO/CNT/HA/Fe3O4薄膜材料具有更好生活相容性,在一定程度上能够促进细胞增殖。施加磁场之后,这种优势得到扩大,说明磁性材料与磁场具有协同作用,这种作用可以促进细胞增殖。RT-q PCR实验结果表明,磁性薄膜材料PCL/RGO/CNT/HA/Fe3O4联合60m T静磁场能够促进多个成骨相关基因（（ALP、COL-1、Runx2、OPN、ROX、BMP-2））表达,有利于干细胞成骨分化。4.为了考察载药体系在外加磁场下的抗肿瘤效果,以磁性PCL/RGO/CNT/HA/Fe3O4薄膜材料作为药物载体负载模型药物盐酸小檗胺（BBM）,并施加0m T、20m T、60m T、130m T静磁场刺激,研究结果显示相比于南朝向,磁场北朝向有利于抑制肿瘤细胞增殖。单一磁场刺激,130m T抑制肿瘤细胞效果最佳。同一磁场条件下,处理48h后,BBM@PCL/RGO/CNT/HA/Fe3O4组细胞存活率最低,约为39%,这说明磁场、磁性薄膜材料、药物三重作用强化了对肿瘤细胞的抑制。RT-q PCR实验结果表明载药体系在静磁场作用下能够通过抑制Bcl-2的表达来促进细胞凋亡。
其他文献
近年来,清洁能源受到越来越多的关注,同时微电网之间互联控制也成为大量学者的研究热点,因此基于清洁能源的微电网互联控制研究具有重要意义。直流微电网可以通过分布式控制方式将光伏以及蓄电池等储能单元连接,并通过电力电子变换器将其与电力系统进行连接,进而为用户提供负荷需求。各分布式能源之间按比例分配功率以及维持母线电压稳定是直流微电网的两个主要控制目标。为实现该控制目标,本文将储能单元与直流母线之间通过转
近些年,航空电子技术的不断突破带动了航空产业的飞速发展,综合模块化航空电子（Integrated Modular Avionics,IMA）系统正逐步取代传统分布式联邦航空电子系统,成为该领域的主流系统架构。相比较传统分布式航空电子系统,采用IMA架构的航空电子系统具备高可靠性、高集成度、低功耗、轻机载、易维护等突出优势。1997年ARINC 653作为一种实时性操作系统规范被提出,它不仅定义了I
颗粒破碎现象是材料受力过程中的一种细观现象,颗粒破碎对粗粒土的强度和变形有着显著的影响,能够降低土体的抗剪强度,降低地基的承载力,进而影响结构物的安全与稳定。鉴于采用离散元方法可模拟和观测土颗粒细观层面的变化,本文针对颗粒可破碎的粗粒土,基于PFC方法开展了三轴试验的数值模拟,以此探究剪切过程中颗粒破碎的发展规律及其对土体力学特性影响的规律及内在机理。本文所作的主要工作和得到的结论如下:（1）编制
滚动接触疲劳伤损是影响轮轨自身服役寿命的重要因素之一,而在道岔转辙器部件内,钢轨的滚动接触疲劳伤损是主要的伤损形式之一。本文基于地铁轮轨接触概率分布对地铁道岔转辙器区的钢轨滚动接触疲劳伤损及其影响因素进行了研究,主要工作和结论如下:（1）通过查阅国内外轮轨滚动接触疲劳理论研究的相关文献,明确了研究滚动接触疲劳的目的,选取了本文所需的研究滚动接触疲劳伤损的方法,即通过材料安定图和基于磨耗数的损伤函数
随着城市化的快速发展,人口剧增、交通拥堵、土地使用效率低等“城市病”日益凸显,而公共交通指向型城市开发（Transit Oriented Development,TOD）模式是可以有效解决这些城市问题的手段。但在TOD模式下,轨道交通诱发的振动会直接传递至建筑物基础,建筑物室内振动及二次结构噪声超标问题将更为严峻。针对这一问题,本文的主要研究内容如下:（1）开展国内外轨道交通振动控制措施调研工作,
随着我国铁路军民融合发展战略的深入实施,铁路机动发射系统的建设被提上日程。重载铁路因具备强大的运输能力及承载能力,可将其作为战略导弹发射基地。重载铁路路基结构在承受弹射冲击荷载时,其动力响应是评价发射基地稳定性的重要指标,而发射基地的稳定性必然会影响上部发射系统的稳定性。另外,弹射荷载作用结束后,路基结构的残余响应又会影响到线路后续的使用。针对以上问题,结合数值模拟、现场试验、理论分析等方法,对弹
GCr15轴承钢是最常用的高碳铬轴承钢之一,它具有耐磨、耐腐蚀、尺寸稳定性好以及接触疲劳强度高的特点。广泛应用于轴承内外套圈、刃具、量具、模具等机械零件的制造,其中轴承是轴承钢的重要应用之一。轴承的结构设计和制造精度对轴承寿命及质量非常重要,同时轴承所用材料轴承钢也是关键,轴承钢对轴承的质量以及使用寿命和可靠性具有极其重要的作用,轴承钢的性能是影响轴承性能的关键因素之一。因此,低的表面粗糙度尤其是
目前,化学工业飞速发展,丰富了人们的物质生活。随着化学品继续为人类造福,氯是一种广泛使用的危险化学品,在生产过程中也会产生更大的不利影响。由于氯气本身具有的毒害作用特性,在重大安全事故后会直接导致重大的财产损失以及人员伤亡。所以,对于氯气泄露扩散事故的研究就显得尤为重要,这对于氯气泄露扩散事故的预防与处置及其应急救灾都具有一定的科学理论指导和实践意义。在氯气泄漏事故中,气云的扩散受到许多因素影响,
随着我国的高速铁路网不断完善,铁路客运逐步由跨区域的干线客运向,小范围、末端以及城市圈层内,精细化发展;同时城市的不断发展,城际圈以及城市圈概念逐步完善,城际间或城市圈层内的快速通勤需求愈发增长;我国高速列车经过时间的引进、消化、吸收也推出了极具中国特色的复兴号系列动车组,但是对于城市圈层的通勤,高速列车的接驳,城际列车的发展及谱系化还有待进一步研究;另一方面,用户对产品的要求也从基本的产品功能需
冷却风机电磁接触器作为高速列车的重要开关元件之一,其性能随着列车运行年限的增加而逐渐退化,一旦失效将导致冷却风机无法正常运行,影响牵引电机的散热性能,严重时甚至引发安全事故。冷却风机电磁接触器使用寿命长,对其健康状态进行在线监测的成本较高。目前工程上采用的定期更换方式虽然保证了接触器可靠运行,但不合理的更换周期造成了接触器寿命的大量浪费。为了在列车安全运行的前提下充分利用接触器性能,需要对接触器剩