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模拟体液中生物大分子对类骨磷灰石矿化的影响
为考察体内生物大分子对羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)基底表面矿化物形成的影响,将牛血清白蛋白(bovine serum albumin,BSA)和硫酸软骨素(chondroitin sulfate,CS)大分子分别浸入模拟体液(SBF)中制备成2种矿化介质,再将HA浸入上述矿化介质中3d观察类骨磷灰石形成过程.结果 发现HA基底表面均沉积有Na+和CO2-3取代的类骨磷灰石(Ca3.78Na0.02)(Ca5.22Na0.48)(CO3)1.5(OH).BSA在2SBF中的存在促进了类骨磷灰石晶体在基材表面沉积,有利于其沿(300)晶面择优取向生长.CS对类骨磷灰石晶体的生长呈阻碍作用,获得的晶粒尺寸较小.模拟体液中BSA和CS大分子对类骨磷灰石晶体生长和形貌等均有一定的作用.
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纳米细菌研究
纳米细菌(nanobacteria,Nb)是近年来才被发现的超微细菌.纳米细菌体积极其微小,其小直径仅50 nm,大大低于理论上细菌体积的下限.因此纳米细菌在被发现的初期,其存在的真实性就受到许多学者的质疑,并且由此引发了一场关于微生物小体积的争论.随着研究的不断深入,纳米细菌的生物学特性不断地被揭示,纳米细菌已经成为当前研究的一个热点问题.在医学界,纳米细菌被认为与肾结石、胆囊结石、动脉粥样硬化等病理性钙化疾病的发生有关系.本文在复习大量文献的基础上,针对纳米细菌的生物学特性以及纳米细菌与人类疾病等方面作一简单的回顾与总结.
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骨桥蛋白与生物矿化
骨桥蛋白(osteopontin, OPN)是由成骨细胞分泌的一种高度磷酸化的糖蛋白,可以沉积到骨基质中促进破骨细胞黏附或者类骨质矿化,主要作为非胶原性的细胞外基质蛋白分布在矿物组织(如骨和牙骨质)中.成骨细胞黏附到OPN上取决于OPN具有保守的RGD(Arg-Gly-Asp)序列,OPN在黏附、重塑和在生物材料与骨相互作用的骨整合等方面都有非常重要的作用.笔者着重叙述骨桥蛋白的结构、功能与分布以及在生物矿化中的调节作用.
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小鼠牙胚发育过程中釉原蛋白和釉蛋白的表达特征
目的 观察釉原蛋白和釉蛋白在小鼠牙胚发育中的表达特征,进一步揭示釉原蛋白和釉蛋白的生物学特性.方法 分别制备出生后第1、3、7和14天小鼠下颌第一磨牙牙胚切片,采用免疫组织化学和反转录聚合酶链反应法检测釉原蛋白和釉蛋白的组织学定位和基因转录表达水平.结果 釉原蛋白表达于分泌期成釉细胞的胞质和釉质基质全层,在新生小鼠牙胚成牙本质细胞中有一过性表达；釉蛋白表达于分泌期釉质基质中,在成釉质细胞突边缘和釉质基质深层呈强阳性表达,釉原蛋白和釉蛋白在矿化成熟的釉质中均未见表达.釉原蛋白和釉蛋白在出生后第7天mRNA表达量的相对值分别为0.813±0.085和0.799±0.064,显著高于其他时间的表达水平(P＜0.05).结论 釉原蛋白和釉蛋白主要由分泌期成釉细胞合成并分泌到釉质基质中,其表达具有高度的时空特异性,提示它们在釉质形成和生物矿化中有重要的作用.
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热敏脂质体介导的仿生矿化胶原凝胶的基础研究
目的:通过模拟基质小泡介导的矿化过程,合成一种类似于天然骨结构和成分的羟基磷灰石/胶原复合材料.方法:利用薄膜-超声法分别制备载Ca2+和Pi脂质体,描述其基本特征.并观察在早期釉质龋模型上的应用.后,合成脂质体/胶原前驱液,加热到37℃形成矿化胶原凝胶,应用扫描电镜,能谱仪来观察冻干矿化胶原凝胶的特征.结果:合成了小直径亚稳定的脂质体；复合材料的成分类似于天然骨.结论:利用脂质体包封盐溶液,模拟基质小泡；在体温条件下与酸性胶原溶液反应形成胶原凝胶.但是胶原凝胶机械性能及生物相容性尚需进一步研究.
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纳米细菌的生物学特性及其与疾病的关系
纳米细菌是一种新近发现的生物体,与传统的细菌相比,有其独特的生物学特性:生物矿化作用.随着对纳米细菌认识的加深,发现纳米细菌与多种疾病有着密切的关系.
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中草药治疗泌尿系结石的配位化学基础
泌尿系结石病是泌尿外科的常见病和多发病.中国传统药物对尿石症具有独特的疗效,但其治疗机制至今尚不很清楚.为了进一步了解中草药在治疗泌尿系结石方面的作用,从治疗尿石症的主要中草药金钱草、茯苓、海金沙、石韦、虎杖、怀牛膝、泽泻、黄芪、滑石、肾茶等的主要化学组份及其治疗泌尿系结石的化学基础入手,重点讨论了中草药各主要成分与尿液中钙离子的配位化学及其在含钙尿石防治中的作用机制.
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纳米相人工骨复合框架的制备改进以及性能研究
目的 本文依据仿生原理研究制备纳米相复合人工骨框架材料,探讨粘连剂聚乳酸以及不同胶原含量对材料的影响.方法 控制有机无机比以及反应条件,将生物矿化原理以及分子间的自主装机制引入人工骨框架材料的合成,以有机物的组装体为模板去控制无机物的形成,得到纳米相胶原基/钙盐人工骨复合物.为了进一步改善其机械性能,将性质稳定均一、降解行为可控的高分子材料左旋聚乳酸作为成型组分,制备出纳米相复合人工骨框架材料.材料制备完毕后,通过液体置换、扫描电镜、透射电镜、傅立叶红外光谱仪、力学性能系统,对材料的结构、成分、性能进行检测评价.结果 制备得到的纳米相复合框架材料,主要是胶原、碳酸化的钙的磷酸盐,其晶粒度较低,晶体极为细小,达到纳米量级,与天然骨类似;用复合左旋聚乳酸进行机械性能改进的材料为多孔状,孔隙率较高,机械性能可达到非承重骨的力学标准.通过对比得知,材料中胶原与无机钙盐的比例以及粘连剂的加入都会影响材料的微观结构,且聚乳酸的分子量对材料的力学性能也有影响.结论 仿生制备的纳米相复合人工骨框架材料,无论从结构还是性能上评价,都是有广阔临床应用前景的骨组织工程优选材料之一.本文所讨论的影响复合框架性能的各种因素,可以在今后的应用中作为材料改进或改善的参考依据.
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同源异型盒基因Msx-1在小鼠牙齿发育生物矿化过程中的表达研究
目的 研究同源异型盒基因Msx-1在牙齿硬组织形成过程中的表达和意义。方法 采用原位杂交技术检测Msx-1m RNA在出生后1天、7天和14天昆明小鼠磨牙和切牙牙釉质和牙本质形成过程中的表达。结果 磨牙中，Msx-1mRNA主要表达于生后1天到7天正在极化的前成釉细胞和前成牙本质细胞、处于分泌期的成釉细胞和成牙本质细胞，7天时信号强；随后其表达随细胞分化的成熟和牙釉质、牙本质基质形成的进展而逐渐下降。切牙中，牙冠部细胞中的表达与磨牙基本相似；但根尖部分唇侧未分化的颈环上皮细胞和外胚间充质细胞始终呈Msx-1阳性表达。结论 同源异型盒基因Msx-1转录主要发生于硬组织形成早期阶段，即成釉细胞和成牙本质细胞的极化和分泌阶段，提示Msx-1可能参与了小鼠牙胚硬组织形成过程中细胞分化和生物矿化。
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胆汁纳米细菌培养及鉴定
①目的 探讨胆汁中纳米细菌的培养、鉴定方法及微生物学特性.②方法 对6例胆结石患者胆汁标本进行纳米细菌培养,观察其生长情况.采用透射电镜、间接免疫荧光染色、Von KOSSA钙染色进行纳米细菌鉴定并采用扫描电镜对其进行能谱分析.③结果 6例胆结石患者胆汁标本纳米细菌培养均为阳性;透射电镜下观察,纳米细菌约为80～350nm,呈椭球形或短棒状,聚集成簇状,其表面被覆细菌被膜;经Von KOSSA法钙染色,其形成的矿化外壳呈黑色;间接免疫荧光染色显示纳米细菌被荧光标记抗体结合,呈绿色荧光颗粒.扫描电镜能谱分析(EDX)显示,纳米细菌外壳含有钙、磷、镁等元素,其钙/磷比值为1.62;④结论 胆囊结石患者胆汁中存在纳米细菌感染.纳米细菌体积微小,生长缓慢,能在生理条件下于其菌体表面产生矿化外壳.纳米细菌单克隆抗体联合透射电镜可鉴定纳米细菌,钙染色对纳米细菌的鉴定有着重要的参考价值.
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生物活性玻璃/胶原蛋白/透明质酸/磷酸丝氨酸仿生复合支架的成骨及矿化效应
背景:研制具有结构与功能化仿生作用的骨修复替代材料,应在模拟体内细胞生长环境中进行.目的:观察生物活性玻璃,胶原蛋白/透明质酸/磷酸丝氨酸仿生复合支架材料植入体内后诱导成骨和促进矿化的能力.设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2005-0612006-02在南方医科大学珠江医院血液科实验室完成.材料:生物活性玻璃/胶原蛋白/透明质酸/磷酸丝氨酸支架、生物活性玻璃,胶原蛋白支架和58S生物玻璃支架为自制.40只健康成年日本大耳白兔制造两侧桡骨10 mm骨缺损模型.干预:将40只模型兔随机分成4组,生物活性玻璃/胶原蛋白/透明质酸/磷酸丝氨酸组12只、生物活性玻璃,胶原蛋白组12只、58S生物玻璃组12只分别植入相应支架材料,空白对照组4只不植入任何物质.主要观察指标:检测植入材料2,4,8,12周后缺损部位X射线、硬组织切片、骨形成率和矿化沉积率.结果:40只模型兔80条桡骨全部进入结果分析.①术后所有动物伤口愈合良好,未发生骨折.②生物活性玻璃/胶原蛋白/透明质酸,磷酸丝氨酸组术后4周硬组织切片可见大量玫瑰红色新骨和绿色骨小梁形成,术后12周支架已基本由新生骨组织替代,哈弗系统形成:术后8周X射线显示骨皮质连接完整,12周缺损完全修复,髓腔基本再通.③生物活性玻璃/胶原蛋白/透明质酸/磷酸丝氨酸组术后4周的矿化沉积率和新骨形成速率比58S生物玻璃组高出了2.85倍和3.16倍,且明显优于生物活性玻璃/胶原蛋白组(P＜0.001).结论:生物活性玻璃/胶原蛋白/透明质酸/磷酸丝氨酸仿生复合支架在诱导成骨和促进生物矿化方面性能优越,其矿化机制有待进一步观察探讨.
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无定形磷酸钙应用在生物医学中的特点
背景：无定形磷酸钙具有良好的生物相容性、生物活性、可控的生物降解速率及水解过程中释碱等特性，是天然的钙磷储存器，在生物医学领域应用广阔。目的：从临床应用及应用特点出发，综述无定形磷酸钙在生物医学中的新研究进展。方法：应用计算机检索中国知网、万方数据库及PubMed数据库1980年1月至2014年6月有关无定形磷酸钙生物材料方面的文献，中文检索词为“无定形磷酸钙、生物材料”，英文检索词为“amorphous calcium phosphate、biomaterials”。结果与结论：无定形磷酸钙目前已被广泛应用于口腔正畸护理、骨替代物、药物递送材料及血管支架中，其中对特殊低分化细胞、细胞因子、药物的靶向运送材料及新型生物可降解冠状动脉支架尚处于研发阶段。目前无定形磷酸钙给人类疾病的治疗方法提供了很多可能，但不能一味地夸大其优点而忽略其不足，如在牙齿防龋方面，其是否会增加牙结石的形成？在骨移植替代物方面，其是否会促进其临近组织钙化或硬化？而在血管支架方面，其是否有致血管钙化或硬化的风险？对于无定形磷酸钙在人体应用方面的利弊，尚需要开展大规模、长时间的研究。
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磷酸钙的固有骨诱导性及其应用
背景：磷酸钙陶瓷作为自体骨的替代物材料，具有良好的生物相容性、骨引导性及可降解性，在经过结构优化后还具备了骨诱导性。目的：综述磷酸钙陶瓷的理化性质及骨诱导性。方法：应用计算机检索 PubMed、Springer、ResearchGate 和百度学术等数据库2000年1月至2015年10月有关磷酸钙陶瓷的文献及其引文，检索词为“calcium phosphate，osteoinduction，tissue engineering，scaffolds”。结果与结论：现阶段研究较透彻也较理想的磷酸钙材料主要有4种，包括羟基磷灰石、磷酸三钙、无定形磷酸钙和羟基磷灰石/磷酸三钙双相陶瓷材料。羟基磷灰石具有较好的强度和细胞吸附能力，然而其降解能力较差。磷酸三钙具有良好的成骨能力和降解能力，但降解速度难以与新骨生成相匹配，强度相对较差。无定形磷酸钙的溶解度较低、强度不足。双相磷酸钙陶瓷材料的降解能力介于羟基磷灰石和磷酸三钙之间，既有一定的结构强度又可经降解而被自体骨替代，但如何进一步改良材料的物理性状，提高材料短期内的成骨速度尚需长时间的探索研究。
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骨诱导性磷酸钙陶瓷材料修复牙槽突裂
背景：前期研究制备出异位成骨佳的骨诱导性磷酸钙陶瓷。目的：观察骨诱导性磷酸钙陶瓷材料修复牙槽突裂的效果。方法：取比格幼犬9只，建立双侧牙槽突裂模型，造模后3个月，随机选取一侧置入骨诱导性高分子表面双相磷酸钙陶瓷(实验组)，另一侧置入非骨诱导性光滑表面双相磷酸钙陶瓷(对照组)，同时在犬大腿肌袋内埋置对应的材料。置入后4，8，12周，荧光显微镜下观察牙槽突裂植骨区材料内新骨形成，光镜下观察牙槽突裂植骨区与肌肉内成骨情况，CT检测牙槽突裂恢复情况。结果与结论：①荧光显微镜观察结果：两组牙槽突裂植骨区材料内均可同时观察到呈环状排列的红色、黄色和绿色荧光条带；②光镜观察结果：置入12周时，实验组牙槽突裂植骨区骨改建明显，材料逐渐分解，间隙由大量成熟骨组织充填，与剩余材料结合紧密，并可见大量典型哈弗氏管结构；在肌肉组织中可见异位成骨。置入12周时，对照组骨组织形态与实验组相近，但成骨速度及成骨量较少，并且肌肉内无异位成骨；③CT检测结果：两组材料均很好恢复了犬牙槽突裂的外形和连续性，且不影响缺隙两侧恒牙的正常萌出；④结果表明：与传统磷酸钙陶瓷材料相比，骨诱导性磷酸钙陶瓷材料修复牙槽突裂缺损成骨启动更早、成骨速度更快、成骨量更多。
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胆结石研究中的化学基础及其研究进展
胆结石又称胆石症,是一种常见病,其发病率约占世界人口的7%～10%,且呈明显增高的趋势.胆结石是一种异常生物矿化现象,其主要成分为生物小分子、大分子(如蛋白)、金属离子及具有非化学计量特征的胆红素络合物等[1],仅含有少量的无机盐如磷酸钙和草酸钙等.
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大脑中的磁性物质
本文主要用超导量子磁强计(SQUIDmagnetometer)对胎儿、老年人、猴子的大脑中的额叶、颞叶、海马等多个部位及整体混合后的脑样品进行了等温剩磁测量.测量结果表明无论成人还是胎儿,大脑的海马部位都表现出较明显的磁性,而其他部位则没有表现出超出仪器灵敏度的明显的磁性.
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消旋聚乳酸复合rhBMP-2/hTGF-β1诱导小鼠成骨及其机制的研究
目的:评价消旋聚乳酸(PDLLA)载体材料复合重组rhBMP-2和hTGF-β1诱导小鼠体内异位成骨的能力,初步探讨其作用机制.方法:建立诱导RCI小鼠股部肌内异位成骨的18只动物模型,实验组(各6只)分别植入PDLLA/rhBMP-2/hTGF-β1和PDLLA/rhBMP-2复合材料,对照组(6只)植入PDLLA材料.采用图像处理技术、组织病理学和RT-PCR等分子生物学方法,对消旋聚乳酸载体材料复合2种细胞因子诱导小鼠体内异位成骨能力进行评价;并对其诱导异位成骨过程中,Ⅱ型胶原蛋白、骨桥蛋白和骨钙蛋白等骨基质蛋白基因表达进行检测.结果:PDLLA/rhBMP-2/hTGF-β1和PDLLA/rhBMP-2组复合材料均具有明显的诱导小鼠肌内异位成骨能力,而单纯PDLLA载体材料无诱导异位成骨能力,表现为小鼠股部复合材料植人区的相对密度指数存在显著性差异.Ⅱ胶原、骨桥蛋白和骨钙蛋白及其基因在2种细胞因子复合材料植入组中均有较高表达,而在单纯PDLLA组则无表达.结论:PDLLA复合rhBMP-2/hTGF-β1具有诱导异位成骨作用,软骨内成骨是其诱导小鼠体内异位成骨的主要方式.
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碳酸锶/丝素蛋白纳米纤维膜的构建及其对骨髓间充质干细胞增殖分化的影响
目的:构建新型骨引导再生材料碳酸锶/丝素蛋白纳米纤维膜,并初步研究其对于骨髓间充质干细胞增殖分化的影响.方法:通过静电纺丝技术结合生物矿化方法制成碳酸锶/丝素蛋白纳米纤维膜,扫描电镜及X射线衍射分析表征材料的结构及理化特性.将材料与骨髓间充质干细胞共培养,通过cck-8、ALP活性、RT-PCR检测细胞的增殖与骨向分化.结果:本实验制得碳酸锶/丝素蛋白纳米纤维膜,膜外观较矿化前粗糙,电镜显示材料纳米纤维表面出现许多纳米碳酸锶颗粒,分布均匀.骨髓间充质干细胞在碳酸锶/丝素蛋白表面能不断增殖,相较于纯丝素蛋白膜,掺锶的丝素蛋白膜能明显促进骨髓间充质干细胞的碱性磷酸酶活性,同时上调成骨向分化基因的表达;并且碳酸锶/丝素蛋白材料的促成骨向分化作用更为明显.结论:该新型材料具有良好的生物相容性,能更好地促进骨髓间充质干细胞的增殖和骨向分化,可以作为制备引导骨再生膜的潜在替代材料.
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分子仿生诱导釉质微结构再生的研究进展
牙体仿生材料的研究是当前口腔生物材料研究的前沿.成熟的牙釉质是一种无细胞的高矿化组织,采用非细胞生物的技术方法,诱导釉质微结构的再生成为牙体仿生材料研究的切入点.本文综述了釉质微结构仿生的特点和分子原理,重点介绍了几种釉质仿生有机分子模板的设计和构建,以及目前釉质仿生研究存在的问题与展望.
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硬组织矿化中Ⅰ型胶原蛋白作用的研究进展
人体硬组织矿化过程中无机矿物在生物大分子蛋白,多糖等的诱导作用下沉积在胶原纤维中,形成矿化胶原.胶原在生物矿化的不同阶段有十分重要的作用.矿化的类型和程度影响骨和牙本质的质和量进而影响其在生物体内相应的功能.因此,重建矿化胶原的等级机构和深入理解Ⅰ型胶原蛋白在生物矿化中作用可以为揭示生物矿化机理,制备新型骨牙修复材料以及骨组织工程和牙再生研究提供有益的启示.本文就Ⅰ型胶原蛋白在硬组织矿化中作用研究进展作一综述.
