摘要：支架或植入体的弹性模量过高会产生应力遮挡效应,引发骨吸收以及后期支架或植入体松动等问题。多孔支架和植入体可以根据需要调整其孔隙率和弹性模量,从而减小应力遮挡,同时多孔结构有利于骨组织的长入,利于骨整合。分别介绍3D打印多孔支架和植入体3种基本结构(均匀多孔结构、类骨小梁结构和功能梯度结构)的设计方法,以及基于计算机辅助设计、隐式曲面、图像、拓扑优化的设计方法,为解决应力遮挡问题和设计3D打印多孔支架和植入体提供参考建议。

摘要：目的定量研究力学载荷对高纯镁在体内降解的影响。方法将直径2 mm、长14 mm的圆柱状高纯镁（99. 99 wt.%）试件装配到聚醚醚酮（PEEK）制成的圆环上。PEEK环可使镁试件分别处于3种应力状态：无应力、压应力[（6. 2±0. 6） MPa]和拉应力[（4. 6±0. 1） MPa]。将不同应力状态的试件植入SD大鼠背部皮下4周后取出。通过试件失重、剩余体积、表面形貌和周围软组织染色分析高纯镁的降解行为。结果植入大鼠皮下的高纯镁试件均出现降解,并且被胶原纤维囊包裹。受到压、拉应力的试件与无应力试件在失重和剩余体积上无显著差别。在各应力状态下的试件都趋于均匀腐蚀。结论在体内皮下环境中,PEEK环对高纯镁施加4-6 MPa压、拉应力对高纯镁降解行为无明显影响。研究结果为镁基可降解植入物的设计与临床应用提供理论依据。

摘要：通过对大鼠尾吊模型进行改进,研制出一种新型可调节体位的大鼠后肢去负荷悬吊装置,研究模拟微重力效应下体液分布变化对大鼠骨代谢的影响.将36只SD大鼠均分为对照组(CON)、头低位后肢去负荷组(HDT)、水平位后肢去负荷组(HH)和头高位后肢去负荷组(HUT) 4组,实验21天后,利用DXA检测大鼠的骨密度(BMD).模拟微重力效应下的三组大鼠后肢均发生严重骨丢失,其中HH和HUT组后肢BMD显著大于HDT组.实验结果表明,体液分布变化可能在模拟微重力效应导致的骨丢失中起到重要作用,新型大鼠后肢去负荷悬吊装置能够调节大鼠体位(体液)进行模拟微重力效应研究.

摘要：在交叉学科的研究生实验教学环节中以提高研究生的科研、创新能力为目标,以生物医学工程专业生物技术实验课为例进行教学探索。基于科研活动的内在逻辑规律和生物医学工程的学科特点,充分利用现代信息技术,设计了由浅入深、具有内在联系的立体网状实验内容体系,线上线下混合分层次教学模式和全过程多维度的评价方式。通过点单学习、自主设计、自主实验、开放研究等多种方式,解决对不同背景、层次和科研方向的研究生进行科研能力和科研思维训练不足的问题,同时促进学生的个性化发展。将提升学生自主学习能力、构建专业知识和技能教学体系、训练科研思维模式有机融合在一起,获得了良好的教学效果。

摘要：背景最近,越来越多的研究关注于探索石墨烯基材料促进间充质干细胞成骨分化的潜力。特别是,一些研究致力于研究干细胞在涂有石墨烯或与石墨烯结合的薄膜上的行为变化。三维(3D)石墨烯泡沫促进干细胞向成骨细胞分化的研究逐渐引起人们的关注。然而,与基于石墨烯的基底和泡沫相比,加入石墨烯的3D复合支架的成骨能力一直没有得到研究。目的本研究设计了加入石墨烯的3D丝素蛋白复合支架以研究该支架对大鼠骨髓来源的间充质干细胞(rBMSC)的黏附、增殖和成骨分化的影响。方法利用冷冻干燥法制备含有不同含量石墨烯的石墨烯/丝素蛋白多孔复合支架(0%、0.5%和2%G/SF复合支架)。利用扫描电镜观察不同复合支架的表面形貌和微结构。本研究中还在不同的G/SF复合支架上接种大鼠的骨髓间充质干细胞,利用扫描电镜观察细胞的黏附、增殖情况以及细胞形态。同时,利用免疫荧光染色检测不同支架的成骨相关蛋白(Ⅰ型胶原、骨粘连蛋白和骨钙素)的表达情况。结果扫描电镜结果显示石墨烯很好地分散在丝素蛋白基质中,并且支架的微观结构受石墨烯添加量的影响。将rBMSC接种在G/SF支架上并培养21 d。细胞形态学结果表明0%和0.5%G/SF支架具有良好的细胞黏附和增殖能力。此外,免疫荧光染色结果显示,0.5%G/SF支架上的细胞表达成骨相关蛋白(Ⅰ型胶原、骨粘连蛋白和骨钙素)最高。结论所有数据表明,本研究中制备的0.5%G/SF支架具有促进干细胞成骨的巨大潜力,其在骨组织工程中具有较好的应用前景。

摘要：医工交叉专业重视"厚基础、重实践、善创新"的人才培养要求,突出生物学、医学与工程的融合。对于医工交叉专业的学生,传统的免疫学教学方法已经不适合于这类专业的学生,交叉学科的新特点对免疫学的教学提出了新的要求。提出面向医工交叉专业的学生,免疫学的教学应该明确教学目标、确定相应的教学内容,并且通过专业实践、大学生创新计划和毕业设计等实践活动,实现免疫学教学中理论与实践的有效结合,从而逐步深入,凸显医工交叉特色,探索出医工交叉背景下免疫学实践教学改革的新思路和新方法。

摘要：腹主动脉瘤具有性别差异性,男性发病率较高,而女性的破裂发生率与术后死亡率均较高,这一性别差异性现象会影响到腹主动脉瘤患者的诊断、治疗及术后康复。本文综述了腹主动脉瘤性别差异性的研究现状,从阈值判定及生物力学、力学生物学等方面探究了腹主动脉瘤性别差异性这一现象,并指出男女腹主动脉尺寸差异、解剖结构及血管结构成分不同而导致的生物力学以及力生物学的差异,可能是导致两性腹主动脉瘤呈现出差异性的重要原因。针对腹主动脉瘤性别差异性的生物力学研究,将会为腹主动脉瘤诊断、治疗及器械设计、患者护理和康复提出基于性别差异的改进建议。

摘要：【背景】真菌单细胞培养在研究细胞异质性及细胞生长特性等方面十分重要,因此需要建立简单便捷的方法对真菌单细胞进行培养与观察。【目的】基于微流控建立一种真菌单细胞的捕获及培养方法,同时直观地对单细胞进行定位和实时观察。【方法】利用L-edit设计芯片图案并利用等离子键合的方法制备微流控芯片;通过注射泵将红酵母菌溶液及里氏木霉孢子溶液进样以实现单细胞捕获;采用台盼蓝染色法测定酵母细胞的存活率;利用显微镜对酵母单细胞及木霉孢子的萌发、生长、繁殖过程进行观察。【结果】所制备的芯片形状完好,可实现酵母或孢子的单细胞捕获;酵母的捕获率为25.00%±1.38%;分别于0、2、4、6h对酵母进行观察,可看到酵母出芽过程;培养至48h,芯片上酵母细胞的存活率与游离培养条件下的存活率无显著性差异;分别于0、3、6、9 h对单个孢子进行观察,可以看到孢子萌发以及菌丝生长情况,且直至120h菌丝仍在生长。【结论】设计并制备了一种用于真菌单细胞捕获及定位培养的微流控芯片,这是此种芯片在真菌单细胞培养中的首次应用。细胞可在此微流控芯片上正常生长至少2 d,并可实现5 d及更长时间的培养,此方法可对真菌单细胞进行直观、定位的实时观察,有望用于多种微生物单细胞的生理、遗传性状研究,以及原生质体融合育种研究。

摘要：目的了解人工智能生产企业质量管理现状,为人工智能医疗器械(Artificial Intelligence Medical Device,AIMD)产品质量管理研究与标准化提供参考依据。方法基于YY/T 0287-2017《医疗器械质量管理体系用于法规的要求》、《医疗器械生产质量管理规范独立软件附录》和《Xavier GMLP报告》,通过专家咨询法和文献查阅结合的方法筛选相应的要素并设计调研问卷;然后定向邀请32家具有代表性的AIMD企业进行问卷的填写;数据结果利用Excel 2016进行描述性统计分析。结果通过对调研结果中的产品策划和设计、结果输出、产品质控和产品变更4个主题进行深度分析发现,参与调研的企业均有必要在不同程度上对其AIMD产品的质量管理体系进行完善。结论此研究为首次系统地对AIMD企业的质量管理现状进行调研,其结果可以为企业内部建立和完善产品质量管理体系提供建议,为AIMD产品质量管理研究与标准的建立提供参考依据。

摘要：植介入手术是临床治疗心血管疾病的最重要手段之一。然而,血栓形成和血管内膜增生而致的再狭窄限制了血管支架、人造血管、机械瓣膜等植介入体的手术效果。尽管这一系列事件的相关机理并不十分清楚,但是血流动力学因素在其中起着关键的作用已成为不争的事实。为此,开展植介入体与血液和血管组织之间相互作用的研究无疑将利于临床手术方案的制定、促进植介入体的发展、提高植介入效果。另外,人体心血管系统经过长期的进化,在正常生理条件下,血管结构和血流特性已趋于最优,因此,基于血流动力学原理仿生设计的植介入体将符合血管本身的结构和功能。为此,开展了血管植介入体的生物力学分析和仿生设计。首先,使用数值仿真技术,研究了血管支架植入对局部血流的影响,发现支架植入会引起血流的扰动,控制支架局部的一氧化氮的浓度,导致支架植入的区域一氧化氮浓度分布不均,且浓度较低,从而形成促血栓的力学微环境。为了消除支架植入引起的局部扰流,设计了局部带孔的支架,数值仿真结果表明该种支架能够减少涡流区域,提高近壁面的壁面剪切力,降低震荡剪切指数[1]。另一方面,由于高剪切率会促进血小板激活,而低剪切率会加速血小板聚集,一般做法是避免在血管中形成这样的促血栓形成的力学微环境。拟将这样的力学微环境应用在动脉瘤治疗中,使用多层血管支架技术,使得在心脏收缩期血流剪切率提高到激活血小板,而在舒张期降低的血流剪切率促进血小板的聚集和黏附,从而在动脉瘤中形成稳定的血栓结构,希望达到治疗动脉瘤的目的。其次,器械表面的界面设计也是解决血栓形成一个思路,为此,受血管内皮细胞糖萼结构和功能的启发,构建了一种仿糖萼的液体移动界面[2]。血管内皮细胞糖萼是位于内皮细胞顶膜的一层绒毛状多糖蛋白和血浆的复合结构,研究表明糖萼可以作为选择性通透屏障,控制进入血管壁的大分子,还可以抑制血细胞对内皮细胞的黏附。作为初步研究,使用硅润滑剂孵育在多孔膜表面,形成了液体移动界面,该液面可阻止血细胞接触膜表面,防止血栓形成。近年研究发现,动脉系统的血流形态可能大多呈旋动流态。该旋动流态是结构与功能统一在心血管系统的体现。旋动流能使血管壁得到光滑冲刷,减小血液中有害物质在血管壁沉积,增强氧气的传输,抑制血小板和单核细胞的黏附[3]。基于旋动流重要的生理功能,设计了仿生旋动流的锥型螺旋人造血管,数值仿真结果表明,通过锥度可以实现旋动流强度的控调,随着锥度的增加,旋动流强度显著增加。在旋动流强度的增加作用下,搭桥血管和吻合处等容易堵塞的区域,血流的扰动急剧减小[4]。人体器官中的血管从动脉、毛细血管到静脉,其尺寸、结构和成分会连续变化,如何实现这种动态的结构一直是个挑战。基于微流控的三维生物打印技术,仿血管从三层结构到单层结构的动态调控[5]。打印了含有内皮细胞的内膜层和平滑肌细胞的中膜层,打印过程中细胞存活率高。打印完后立即测量细胞的存活率,发现细胞存活率可达93±2%,在培养的7~14 d过程中,细胞的存活率保持在85%~97%。通过对血管细胞的细胞核和细胞骨架进行免疫荧光染色,发现血管细胞在生物墨水中能够很好地铺展和增殖。该方法为制造组织工程人造血管提供了思路,该方法不仅能打印血管,还可以应用在尿道等其他管状结构的生物打印。