摘要：在教育数字化和智慧教育发展背景下,智慧课堂教学模式应运而生。为解决课堂中存在的交互水平较低的问题,本文基于雨课堂在线教学平台,以《纳米生物材料与技术》课程为例,研究如何在智慧教育发展背景下对课程进行快速在线化改造,并以“建立有效交互”为核心理念,设计多重信息交互渠道,保证课堂教学的交互性和有效性。实践证明,课程的在线化改造获得了学生较高的接受度与良好的教学效果,提供了可借鉴的在线化改造课程经验。

摘要：聚乳酸与多糖都是生物可降解、生物相容性材料,将聚乳酸的力学性能优越性和多糖的生物学优越性能综合利用起来,设计生物仿生材料是一种制备生物医用材料的新手段。文中综合讨论了聚乳酸与多糖接枝改性的最新研究进展,同时对于这类生物仿生材料目前存在的问题以及前景进行了评估。

摘要：钽金属以其极佳的耐腐蚀性、延展性、生物相容性和骨整合性而在医学领域有广泛应用。回顾了钽材在治疗股骨头坏死、关节置换与翻修、骨缺损修复等领域的临床应用现状,并从其耐腐蚀性、表面氧化物成分、力学性能及多孔结构等材料特征与体内环境相互作用的角度对钽的医学应用机制,尤其是临床应用效果不佳甚至失败的机制进行了分析和讨论。在此基础之上,对钽材的个性化假体应用及钽材生物相容性机制研究方向进行了展望。对于更深入地开展钽材生物相容性机制研究,设计并制造新型钽植入物有良好的指导作用。

摘要：背景:聚乳酸是经FDA批准可进入人体的生物可降解材料,因其表面疏水性强,与细胞亲和力差,所显示的生物相容性较差。目的:观察MC3T3-E1成骨前体细胞在马来酸酐改性聚乳酸和丁二胺改性聚乳酸表面的黏附情况,评价改性聚乳酸的细胞相容性,并与聚(DL-乳酸)对比。设计、时间及地点:对比实验,于2007-06在重庆大学生物工程学院生物材料与仿生工程研究中心完成。材料:聚(DL-乳酸)、马来酸酐改性聚乳酸和丁二胺改性聚乳酸为自制;MC3T3-E1细胞株购自上海细胞生物研究所。方法:采用体外培养细胞的方法,将MC3T3-E1细胞直接接种到聚(DL-乳酸)、马来酸酐改性聚乳酸和丁二胺改性聚乳酸材料上。主要观察指标:通过细胞形态、细胞增殖、细胞周期、细胞黏附检测比较不同基底材料对MC3T3-E1成骨前体细胞的影响。结果:MC3T3-E1成骨前体细胞在马来酸酐及丁二胺改性聚乳酸膜上的增殖速率和黏附力大于聚(DL-乳酸)(P<0.05);细胞周期测定显示马来酸酐及丁二胺改性聚乳酸膜能促进MC3T3-E1成骨前体细胞从G0期向S期和G2/M期过渡,细胞形态也较为成熟。结论:马来酸酐改性的聚乳酸和丁二胺改性的聚乳酸能促进MC3T3-E1成骨前体细胞黏附、增殖,并促进其更迅速地从成骨前体细胞向成骨细胞分化,具有比聚乳酸更好的细胞相容性。

摘要：力生长因子(mechano-growth factor,MGF)是在成肌细胞中发现的一种对拉伸刺激敏感的生长因子,该生长因子也可能在其他的力效应细胞中由力学刺激产生.通过设计细胞拉伸装置,对成骨细胞施加不同时段的周期性动态拉伸刺激.定量分析mRNA和蛋白质表达显示,周期性拉伸刺激下成骨细胞中的MGF mRNA和蛋白质水平快速提高,mRNA的水平在加载6h达到最高峰,与静态对照组相比提高5倍,而MGF的蛋白表达需要加载12h达到最高,与对照相比提高了5.2倍,随后二者分别降低,在24h达到本底水平.荧光免疫细胞化学技术检验MGF在细胞中的分布发现,MGF具有核分布的特点.因此得出结论,周期性拉伸刺激能刺激成骨细胞快速表达,MGF核分布的特点暗示MGF可能是一种自分泌作用因子.

摘要：目的探讨Tensegrity模式描述天然骨衍生材料的结构并进行力学性能分析。方法制备天然骨衍生材料,测定力学性能,用MurakamiNishimura的Tensegrity模式作分析。结果骨中压力杆羟基磷灰石受到5.91×108dyn/cm2压应力时若尺寸保持不变,由预应力为4.4×108dyn/cm2十二根水平胶原纤维和预应力为2.7×108dyn/cm2六根垂直胶原纤维组成的一阶Tensegrity结构为基本单位形成的n阶右螺旋圆筒结构的极限强度和极限应变等同于骨单元的力学性质。结论n阶多重右圆筒Tensegrity结构适合作为组织工程支架材料设计的模型。

摘要：首先设计合成了一种末端带羟基的新型嘧啶衍生物UPy-OH,然后利用二环己基碳二亚胺/二甲氨基吡啶催化体系将UPy-OH共价接枝到侧链带—COOH的反应性聚氨酯PU-COOH上,制得一种新的线性聚氨酯材料PU-g-UPy。理论上,侧链UPy间可形成类似共价键的四重氢键体系,促使线性PU-g-UPy形成网络状超分子结构,从而使PU-g-UPy兼具线性聚氨酯良好加工性和交联聚氨酯良好力学性能的优点。建立了UPy-OH和PU-g-UPy的合成方法,并采用所建合成方法成功制得了UPy-OH(FT-IR、1 H NMR、13 C NMR表征)和PUg-UPy(FT-IR表征),这为后续进一步研究PU-g-UPy的加工性、力学性能和生物学性能等奠定了材料基础。

摘要：IGF-1能够促进成骨细胞的分化和骨的形成,应力刺激会促进其表达,因此认为IGF-1是联系力刺激与组织局部效应的效应分子.通过设计应力拉伸装置,对成骨细胞施加生理范围内静态和周期性动态拉伸刺激,应用不同的引物,通过RT-PCR扩增IGF-1mRNA,发现受到拉伸刺激的成骨细胞会有选择性剪接的IGF-1变构体产生,该变构体和肌肉中发现的力生长因子(mechano growth factor,MGF)序列一致.进一步通过半定量RT-PCR研究了应力刺激对***-1(liver-type)和MGF表达的调控.结果显示,拉伸刺激促进了IGF-1的表达,无论是***-1还是MGF周期性拉伸比静态拉伸具有更大的促进作用.MGF是拉伸刺激敏感的,仅在应力作用的细胞中发现,而且MGF比***-1更早地达到表达高峰.

摘要：目的总结个性化多孔钽假体设计的基本原则,以指导假体模型设计,减少设计风险,满足临床应用要求。方法从53例三维(3D)打印多孔钽植入假体的设计中,综合考虑假体(尺寸、力学性能)、骨组织(生物力学、力生物学特征)及钽材(密度、价格)的影响,总结多孔钽植入假体设计的基本原则。结果个性化3D打印多孔钽假体的设计需要满足“四性原则”,即假体解剖匹配性原则、假体安全性原则、骨组织受力有效性原则、骨组织安全性原则;并在满足“四性原则”的基础上进一步考虑假体成本最低化原则。按“四性原则”设计的多孔钽植入假体,经临床应用和随访(最长随访时间3年)发现,患者缺损部位功能恢复良好,无1例失败。结论“四性原则”可保障个性化多钽假体在临床应用上的有效性和安全性,结合成本最低化原则,则可进一步促进个性化多孔钽的临床应用。

摘要：人工膝关节置换术是治疗末期膝关节疾病的最有效方法之一,可有效减轻患者疼痛、恢复关节功能,提高患者生活质量。现有的骨科金属植入材料主要为模块化金属,如不锈钢、CoCr合金、钛合金等,这些材料皆存在摩擦腐蚀、应力遮挡等问题。更重要的问题是,不同患者骨缺损的形态千差万别,使用这些模块化金属垫块无法充分填充缺损骨结构,而采用传统的骨水泥技术进行填补则会因为骨水泥和螺钉把持力低而影响翻修效果。而根据患者CT影像数据设计,采用3D打印工艺制备的多孔钽金属假体具有高孔隙率、与骨适配的弹性模量、高表面摩擦系数等优点,这使人工关节翻修术成功率大大提高。本文对7种不同孔径、丝径的多孔钽金属标准件进行了力学压缩试验,得到了不同孔径、丝径下多孔钽金属件力学属性。然后运用专业医学影像处理软件MIMICS和逆向工程软件Geomagic为1名需翻修膝关节假体的患者三维重建了骨骼CAD模型,并依据CAD三维模型及人工关节翻修术临床技术,采用三维机械设计软件Siemens NX模拟假体安放位置并设计出患者个性化骨缺损垫块的实体模型。最后采用有限元仿真软件ABAQUS建立了假体垫块和患者胫骨的三维有限元模型,模拟和对比了植入假体后单脚及双脚站立时不同孔径、丝径的多孔钽膝关节假体的受力和变形情况。力学压缩试验结果显示:7个批次样品的弹性模量均在1~6 GPa范围内,在丝径保持不变情况下,随着孔径的增大,弹性模量逐渐减小;在孔径保持不变情况下,随着丝径的增大,弹性模量会逐渐增大。有限元仿真模拟结果显示:丝径600μm、孔径900μm假体植入后,假体最大应力值和骨最大应力值在7个批次中最小。正常站立情况下,假体最大应力为20.22 MPa,骨最大应力为28.26 MPa,根据该结果本文为患者优化设计出了丝径600μm、孔径900μm的个性化多孔钽膝关节植入假体垫块,为临床上多孔钽植入假体提供了参考数据。