软骨组织工程构建中的生物力学

关节软骨是关节表面具有弹性的承重组织,其结构复杂,由固体相和液体相组成.固体相包括胶原纤维、蛋白多糖等,属纤维增强型复合结构;液体相包括水、电解质等.关节软骨提供了一个低磨损和低摩擦的光滑界面,起缓冲振动和传递载荷等支撑作用.由于膝关节承受的运动量大、应力高,关节软骨损伤在临床上较为常见.但软骨内没有血管,代谢缓慢,其损伤后难以实现自我修复.组织工程从理论上建立了一种治疗软骨缺损的理想方法,但尚未成为临床上常规的治疗选择.如何获得结构和功能相匹配,同时适用于临床治疗的工程软骨,至今仍是亟需解决的问题.在体外构建功能化工程软骨,关键在于运用生物反应器对组织施加合适的力学载荷:首先保证工程软骨复合体内信号分子、营养和废物的有效运输;其次对支架内种子细胞产生特定的力学刺激;同时促进细胞外基质结构与功能的适应性发展.本文对力学载荷在软骨组织工程构建中的应用进展加以综述:按照作用于组织层面的力学载荷传递所需的介质属性,将其分为液体介导、固体介导和其他媒质介导三种类型,重点关注不同载荷对工程软骨功能化构建的作用和效果;分析讨论软骨组织工程构建中存在的关键生物力学问题;总结和展望软骨组织工程未来的发展趋势.软骨组织工程体外培养需要考虑力学载荷和生化刺激的耦合作用;在合适的生化条件下进行滚动、滑动和压缩复合加载,将有利于工程软骨的体外功能化构建.     

超静定梁变形计算的积分法

从线性化弯矩和曲率关系出发,将超静定梁多余反力的弯矩叠加到梁截面弯 矩中去,经两次积分得到了包括积分常数和多余反力的分段转角方程和挠曲线方程,利用边界 条件和连续条件确定积分常数和多余反力,进而确定了转角方程和挠曲线方程.文中工作扩大 了积分法的应用范围. 教学实践表明,用积分法解超静定梁的变形能够起到帮助学生学习和 掌握固体力学的边值问题解题思想的作用.     

软骨组织工程构建中的生物力学

关节软骨是关节表面具有弹性的承重组织, 其结构复杂, 由固体相和液体相组成. 固体相包括胶原纤维、蛋白多糖等, 属纤维增强型复合结构; 液体相包括水、电解质等.关节软骨提供了一个低磨损和低摩擦的光滑界面, 起缓冲振动和传递载荷等支撑作用. 由于膝关节承受的运动量大、应力高, 关节软骨损伤在临床上较为常见. 但软骨内没有血管, 代谢缓慢, 其损伤后难以实现自我修复. 组织工程从理论上建立了一种治疗软骨缺损的理想方法, 但尚未成为临床上常规的治疗选择. 如何获得结构和功能相匹配, 同时适用于临床治疗的工程软骨, 至今仍是亟需解决的问题.在体外构建功能化工程软骨, 关键在于运用生物反应器对组织施加合适的力学载荷: 首先保证工程软骨复合体内信号分子、营养和废物的有效运输; 其次对支架内种子细胞产生特定的力学刺激; 同时促进细胞外基质结构与功能的适应性发展.本文对力学载荷在软骨组织工程构建中的应用进展加以综述: 按照作用于组织层面的力学载荷传递所需的介质属性, 将其分为液体介导、固体介导和其他媒质介导三种类型, 重点关注不同载荷对工程软骨功能化构建的作用和效果; 分析讨论软骨组织工程构建中存在的关键生物力学问题; 总结和展望软骨组织工程未来的发展趋势.软骨组织工程体外培养需要考虑力学载荷和生化刺激的耦合作用; 在合适的生化条件下进行滚动、滑动和压缩复合加载, 将有利于工程软骨的体外功能化构建.      

以蛋白质为基础模拟谷胱甘肽过氧化物酶

硒元素作为一种生命体中必须的微量元素,与人类的健康和疾病息息相关.硒元素主要以硒代半胱氨酸的形式存在于至少25种硒蛋白中,执行着多种生物功能.在这20多种硒蛋白中,谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)作为一种主要的抗氧化酶,能够有效地利用谷胱甘肽还原氢过氧化物以防止机体的氧化损伤.这里,我们主要介绍以蛋白质为骨架构筑GPx模拟物的一些策略和方法,以期望于能够更好的理解硒蛋白的生物学性质,甚至开拓更为有效的技术去模拟这种抗氧化酶.     

以蛋自质为基础模拟谷胱甘肽过氧化物酶

硒元素作为一种生命体中必须的微量元素,与人类的健康和疾病息息相关.硒元素主要以硒代半胱氨酸的形式存在于至少25种硒蛋白中,执行着多种生物功能.在这20多种硒蛋白中,谷胱甘肽过氧化物酶( GPx)作为一种主要的抗氧化酶,能够有效地利用谷胱甘肽还原氢过氧化物以防止机体的氧化损伤.这里,我们主要介绍以蛋白质为骨架构筑GPx模...     

蛋白质功能化新策略:嵌入非天然氨基酸

天然蛋白质由20种天然氨基酸组成,这些蛋白质的构筑基元包含功能基团:羧基、氨基、巯基、硫醚、羟基、碱性胺、烷基和芳基。然而,这些有限的功能基团却不足以完成生物体内所有的生物学功能。为了更好地让生命的体现者--蛋白质完成更加精确和多样的生物学功能,自然界会对蛋白质进行翻译后的修饰,包括:磷酸化,甲基化,乙酰化或者羟基化,甚至在某些情况下,进化出一种新型的翻译机制以便插入硒代半胱氨酸或者吡咯霉素。受此启发,生物化学家发展出各种生物或化学方法来改变或插入新的蛋白质构筑基元,使天然蛋白质完成其相应的生物学功能或者使其具有某些特殊的性质,甚至是创造一种新酶。该文将简单介绍这些蛋白质修饰策略以及该领域的最新进展。