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主管單位:
主辦單位:中國航天員科研訓練中心
出版周期:雙月刊
出版地址:北京市
語
種:雙語
開
本:大16開
國際刊號:1002-0837
國內刊號:11-2774/R
郵發代號:82-616
發行范圍:國內外統一發行
創刊時間:1988
期刊收錄:
CA 化學文摘(美)(2009)
CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)
中國科學引文數據庫(CSCD―2008)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
期刊榮譽:
軍隊雙獎期刊
Caj-cd規范獲獎期刊
關鍵詞:
生物工程;人工生命;組織工程;人工組織;人工器官
0引言
從廣義層面上來說人工生命即為具備有人的生命指征、功能、結構以及外在形象的人工制造系統,是人對于自然生命的一種模擬與拓展。廣義上的人工生命是多門學科合并之后的產物。一般認為人工生命學科是由生物科學技術與工程科學技術所結合而產生出的一門學科。下文將主要就針對材料技術型生物醫學工程與組織工程、人工生命間的相關性,以及材料技術型生物醫學工程、組織工程、人工組織及器官展開具體的論述。
1材料技術型生物醫學工程
此種工程學科的主要研究目標即為各類生物材料及人工器官組織,其中就涵括了組織工程學科。在此方面研究工作中涵括有材料科學、生物科技、化學、信息技術、計算機技術、醫學以及生命科學等多門學科的基礎知識。生物材料也就是對于生物體進行臨床診治以及將其受損組織器官替換下來,亦或是增強人體某一部分功能的材料,因此就必須要求其能夠植入到人體當中并不出現排異反應,確保活體細胞可以在此材料之上自然生長。生物材料亦可被視作構成人工組織與器官的核心材料。生物醫學材料在未來一段時期的主流發展趨勢,即為給予組織工程的發展提供優勢特性顯著的活性生物材料,應確保其具備良好的生物相容特點;親水特性;性;預防組織粘附特性;抗炎特性;抗凝特性等。以保障活體細胞能夠在所制成的人工材料上生長并對病變組織起到良好的改善、恢復效果,使之免疫識別與生物催化性能得以有效提高。依據生物醫學材料的屬性可將之主要劃分為以下幾種:
(1)無機非金屬生物材料。①同人體組織力學間具備良好的相容性,同時還可改善組織生長的材料。②具備人體有機以及無機結構的復合型材料。
(2)金屬生物材料。①毒性較低,彈性模量更加符合入骨特點的合金材料。②各種植入人體當中的器械材料,如較為常見的人工關節、種植牙、心臟支架等。③接入性診治所采用的醫療器械設備如官腔支撐架、引導絲等。
(3)生物醫用高分子材料。①可將血液之中的毒副物質吸出的材料。②能夠在臨床上應用于免疫性病癥治療的材料。
2組織工程與人工組織
目前臨床上所面臨的主要醫學問題當中主要就包括了組織與器官的衰竭、損傷,而臨床上在應對此類問題時所較常采用的措施方法主要包括以下三方面:
(1)自體移植。由人體自身的部分組織來對損傷位置進行修復,例如,對面部皮膚大面積燒傷患者進行面部手術修復時通常會取其自身大腿位置的皮膚來進行修復損傷組織。
(2)異體移植。例如,某患者在遭遇意外事故時,家屬自愿將其身體部分組織如眼角膜、腎臟等組織捐獻給有需要的人。然而此種情況時常會出現異體組織的兼容性問題,同時需要被捐助的人員與每年的捐獻人數相比差距過大,供體不足情況十分顯著。
(3)人工器官。這種方式能夠徹底解決供體不足的情況,但是其目前所存在的問題也是十分顯著的即異體反應與感染情況十分明顯,絕大多數的患者在接受器官移植后都是應各類感染致死。對此人們也就設想若是能夠采用母體細胞以及生物降解材料在人體當中構建起新的組織器官,也就是進行結構組織,代謝組織以及細胞系統的重新建構。目前這一設想已經不再是僅存在于人們腦海之中的假想,而已經走進了現實生活當中,可以預見組織工程的發展必將會促成這一設想的實現。當前,組織工程研究的主要內容即為:適宜的母體細胞來源;能夠為細胞粘附生長提供空間的細胞外基質;可應用在促進細胞組織再生長的因子;以及組織間的相容性。開展組織工程通常會應用以下三種策略:
(1)細胞以及生物材料的雜化體系,例如由小塊活體組織將特異細胞分離出來,通過體外擴散增大之后種植于生物相容性較好同時能夠生物降解的聚合物所建立起的多孔支架當中,在體外培養一段時間后可將細胞和支架結構置入于患者體內;伴隨著組織缺損部位的重新構建,聚合物將會逐漸降解并消失。
(2)僅具備生物降解材料體系,借助于生物生長方式促使細胞成長為多孔支架結構,在通過增殖、分化來產生為相應的組織結構,并且與周邊組織相整合。例如采用珊瑚骨加支撐的羥基磷灰石陶瓷,其孔隙架構與人體骨架構極為接近,可被應用在骨組織工程支架中。
(3)細胞體系,經過移植的細胞經由生物過程演變為微結構。
3結束語
總之,從廣義性的角度上來說人工生命必須要基于工程科學技術、生物科學技術以及生物工程科學技術的基礎上。因而大量的工程、生物以及生物工程均是廣義上的人工生命科學技術基礎。材料技術型生物醫學是工程的研究對象主要是生物材料與人體的各個身體器官。組織工程則是借助于生命科學以及工程科學的基礎理論與方法,來探究并開發出具備修復以及改善人體組織器官功能的新型臨床應用取代物,也就是人工組織,因而材料技術性生物醫學工程以及組織工程也便是生物工程人工生命的基礎。
參考文獻:
[1]楊國為,陳國江,涂序彥等.廣義人工生命的科學基礎(Ⅱ)--生物工程基礎[J].計算機工程與應用,2013(09).
(2)選題是否符合專業培養目標、體現綜合訓練基本要求。生物醫學工程有著自己獨特的專業特點,所以在選題過程中,指導教師一定要明確本專業的培養目標,擬定合理的題目,讓學生完成選題的過程成為一次專業實戰的過程。例如,選題“幾種數據排序算法的性能比較”和“基于C形臂X線機的主控程序優化”,明顯第二個選題較第一個更符合生物醫學工程專業特點,更能幫助學生明確專業培養目標。
(3)選題的理論價值和實際價值的結合。畢業設計是學生大學四年最后的一個任務,它既是提高學生的自學能力、動手能力和實踐能力的過程,也是鞏固以前所學知識的機會,同時還是考核學生對專業知識綜合應用能力的手段。所以選題要充分考慮理論價值和實際價值。教師在擬定題目的過程中要在學生所學的范圍內,并充分考慮選題的理論價值。教師還應該深入實際,了解市場對人才的需求情況,擬定一些和實際需求聯系緊密的題目,千萬不能閉門造車,為了完成任務想當然地擬定一些題目。綜上,在選題過程中,教師是主導,所以教師的工作尤其重要。對指導教師的專業背景、科研能力、師德師風等方面有較高要求。因此教師在日常的工作、學習中要注意加強培養這些方面的素質。
設計過程
畢業設計的過程包括:開題、準備設計(查閱資料)、設計、論文撰寫。學生做畢業設計的時間大概只有13周,時間有限,所以在題目確定之后畢業設計工作應該馬上有條不紊地進行,為了更好地完成畢業設計,在此期間教師的管理和引導不可缺少。
1開題
一旦題目確定,指導教師就應該組織學生做開題。開題在畢業設計過程中起著至關重要的作用,它是對整個設計的全面了解和進程安排。如果開題做得好,整個畢業設計可以說就完成了一半。開題中存在的問題主要是:很多學生剛開始的時候不會認識到它的重要性,會覺得是多余的工作,從而馬虎完成。所以指導教師必須要求學生重視開題工作,在開題的時候就應該把整個過程的安排計劃清楚。筆者認為學生開題時,教師應該指導學生制定工作計劃和時間安排并嚴格紀律,學生必須記錄每天的工作;教師每周檢查一次設計工作的進程;每一個階段完成之后要有心得體會等,從而保證以后的工作順利開展。
2查閱資料
學生在平時學習的過程中接觸的信息相對貧乏,獲取信息的渠道相對較少,對所做的題目了解不多,并可能感到茫然和不知所措。指導教師在這方面,可以根據畢業設計的相關情況介紹相關的書籍和資料讓學生自己查閱學習,鼓勵學生使用網上資源和查閱英文文獻,有助于學生對該方向進行整體把握,了解課題方面的最新動態,拓寬學生的思路,也是培養學生英文閱讀能力的一個好機會。
3設計方案實現
這是整個畢業設計工作的重點,也是耗時最長的一個階段。在這個階段,教師主要把握學生的工作進程是否按照預先擬定的時間進行,在學生遇到困難的時候,引導并鼓勵學生自己主動解決問題,有意識地培養學生解決問題的能力和創新思維。筆者在具體實施的時候1周進行1次檢查,采取多種方式,可以是面談,也可以采用電子郵件或電話等。主要檢查設計的工作進度和收集學生遇到的疑難問題,指導學生逐一解決。
4論文寫作
書寫畢業論文是畢業設計的重要環節之一,是畢業設計工作成果的重要體現方式。學生按照畢業論文的要求以及自己的思路完成初稿,指導教師再從文章結構、用詞、文章格式、圖表格式等方面出發提出修改意見。學生在書寫論文的時候,會存在以下幾方面的問題:(1)文章存在抄襲現象。(2)文章結構不合理,綜述部分太冗長。(3)格式不規范,按照自己的想象安排文章的格式。(4)英文翻譯水平有限,英文表達不準確。(5)參考文獻書寫格式不規范。針對上述的問題,筆者認為應該從以下幾個方面著手解決:首先,抄襲主要源于學生的信心不足和懶惰,指導教師應該根據不同的情況來解決。在平時指導的過程中,細心觀察學生的反應,對于那些信心不足的學生應多加鼓勵,使學生樹立完成論文的信心,對于那些平時表現就比較懶惰的學生,應該曉以利害,讓其知道如果出現抄襲一定會受到嚴厲的處罰。另外,在平時的教育過程中就應該加強學生的誠信教育,嚴禁抄襲,一旦發現就嚴懲不貸,讓學生對抄襲的錯誤行為有深刻的認識,從而杜絕這種情況的發生。其次,文章結構應該由指導教師把關。有的同學的論文,綜述和代碼占了文章的大部分篇幅,而設計的思想體現得不夠。開始撰寫論文時,指導教師就應該告訴學生合理的文章結構,并在文章修改時指導學生修改。第三,論文格式由學校制定統一的格式規范,印發給所有學生和指導教師,學生的論文應該嚴格按照該規范安排。第四,英文翻譯水平應該由學生在大學學習期間有意識地逐步提高,期待在做畢業設計的時間內來提高翻譯水平顯然是不可能的。另外,指導教師應該把一些專業的術語向學生說明清楚。如對于“去噪”這個專業名詞,專業的翻譯應該是“denoise”,而很多同學卻翻譯成“noiseelimination”。
考核
傳統的畢業設計成績評定方式比較單一,主要依據學生論文質量和答辯情況決定,其中成績很大程度取決于指導教師的個人喜好。為了提高畢業設計評估的全面性、科學性和公正性,應該建立一套適應全過程管理的畢業設計評分體系,既全面反映了學生的水平和表現,又避免了指導教師一人做主的情況發生。筆者認為,在成績考核時,應該成立一個畢業論文設計考核小組,小組成員由有資質的教師組成,每組大概3~4人,由考核小組綜合考核意見,評定學生的成績,成績的評定應該有一個系統的評定標準。筆者認為畢業設計的成績應從以下3個方面系統綜合考慮,現介紹如下。
1畢業設計的完成情況
畢業設計完成的情況應該從以下幾個方面考慮:(1)畢業設計選題的難易程度;題目的工作量;題目是否符合專業培養目標,體現綜合訓練基本要求;題目與生產、科研、實驗室建設實際的結合程度等。(2)學生在做畢業設計過程中的學習態度,接受指導的情況和日志的記錄情況。(3)畢業設計是否綜合運用知識;實驗的能力;計算的能力;對實驗結果分析的能力;設計的創見性等。
2畢業論文
畢業論文的驗收考核應該從以下幾個方面考慮:(1)論文文題是否相符,文字表達意思是否清晰,篇幅是否合理等。(2)論文的結構是否合理。(3)論文中所體現出來的查閱資料、綜合運用知識、研究方案的文字實現、外文運用等的能力。(4)論文排版格式是否符合要求,圖表設計格式是否規范等。
3畢業答辯
答辯是畢業設計工作的最后一環,也是對所做工作集中檢查的一個手段。主要檢查學生對設計的理解和在做設計過程中獲得的心得體會。答辯的考核,筆者認為應該從以下幾個量化的方面考慮:(1)答辯時是否能夠清晰、明確地闡述設計的主要內容,對題目的理解是否深刻。(2)答辯時對老師所提問題的回答是否有依據,基本概念是否清楚;對問題的回答是否準確深入。(3)答辯時的禮貌和儀容、儀表等。以上考核因素可以根據不同的實際情況制定相應的考核標準。
科學技術的發展,各種新型生物醫學材料被研制出來,并在醫學領域中得應用。到2000年為止,在全世界高達1600億美元的醫療市場中,醫用生物材料所占比率已經達到了一半,且以20%的增長速度遞增。二十世紀80年代是新型生物醫學材料輩出的時代,進入到二十世紀90年代,以珊瑚為原材料的骨移植材料、人工皮膚、豬心臟瓣膜在醫學領域中得以應用。二十世紀,美國采用新型聚氨酯材料研制出人造血管。中國在生物醫學材料的研制方面起步較晚,但是應醫學領域需要而對各種生物醫學材料有所應用。隨著國家對生物醫學材料研究的重視,國家開始啟動醫學生物材料項目,并將生物醫學材料納入到優先發展的產業當中[3]。在中國的“十二五”規劃中,還特別指出要將重點發展新型口腔植、人工關節、新型人工血管、人工心瓣膜以及各種人工修復材料等等生物醫學材料。
一、生物醫學材料研究現狀
(一)金屬生物材料
在醫學領域中,醫學金屬材料是較早采用的,且應用材料非常廣泛,包括不銹鋼材料、鈦合金材料等等。其中,不銹鋼材料具有較強的耐腐蝕性,因此應用效果非常好。由于人體內為較為復雜的電解環境,隨著316L不銹鋼的應用,解決了這一問題,但是,卻不具備生物相容性。鈦合金具有良好的耐腐蝕性和生物相容性,具有一定的生物材料強度。鈦合金的抗拉強度介于500兆帕至1100兆帕之間,使鈦合金的彈性與人體的骨骼彈性更為接近,以使材料植入到人體后,與人的骨骼更為匹配。
(二)高分子生物材料
醫用高分子材料的出現,使得醫用材料可以用于對損傷的人體器官以修復,以增強器官的恢復功能。目前所使用的醫用高分子材料分為可生物降解和非降解的高分子材料。可生物降解的高分子材料植入人體后,可以降解被為對人體無毒無害的CO2、H2O等對人體不會產生刺激性的物質。可生物降解的高分子材料可以是膠原蛋白或者纖維蛋白等等天然材料,也可以是聚乳酸等人工合成高分子材料。非降解的高分子材料屬于是惰性的高分子材料。聚乳酸在醫學生用于外科縫合線和藥物釋放的載體。由于其具有可降解性能,當傷口愈合后,就會被人體組織吸收。聚乳酸可以在降解的過程中,將藥物釋放到人體中,使藥物發揮作用。
(三)禿仙物材料
復合生物材料用于醫學領域中已經獲得了長足發展,但是,由于材料植入人體后,會對人體的生理環境產生抵抗力,因此會存在一些問題有待進一步研究。目前醫學領域中所采用的復合生物材料包括有三類,即生物陶瓷復合材料、金屬基醫用復合材料和高分子復合材料。生物陶瓷復合材料植入到生理環境中后,并不會產生毒性反應,且具有良好的生物活性和生理環境相容性。金屬基醫用復合材料在醫學領域中應用,金屬具有單一的生物活性,可以采用生物涂層技術,以提高金屬表面的耐磨性和生物相融合。高分子復合材料是一種接近人體自然骨骼的高分子復合材料。人體骨骼本身就是一種層狀的復合材料,采用這種復合材料替代,雖然可以起到治療作用,但是其韌性明顯要低于人體自然骨骼。
(四)無機非金屬生物材料
無機非金屬生物材料具有良好的化學穩定性和生物相容性,主要包括生物活性陶瓷和惰性的無機材料。生物活性陶瓷材料主要用于關節、牙齒等等的硬組織修復。但是,該種材料不會與人體的活體組織結合,從而影響治療效果。惰性的無機材料以醫用碳素材料為主。該種材料具有較高的耐磨性,韌性和強度都非常高,特別是具有良好的抗疲勞性,可以與人體自然骨骼相匹配。骨骼損傷者選擇這種材料可以獲得良好的治療效果[2]。此外,醫用碳素材料在人體的生理環境中并不會產生毒副作用,良好的化學穩定性和人體親和性,且具有抗血栓性和抗溶血性。如果對患者執行人工心臟瓣膜手術,醫用碳素材料是優先選擇的材料。
二、生物醫學材料研究的發展趨勢
生物醫用材料的發展進程中,從簡單的結構模仿發展為組織誘導再生,使生物醫用材料的單一性能逐漸向綜合性能發展。簡單的結構與外觀的仿制,向智能化仿生發展,使材料的應用已經與現代的醫療技術融合,并共同發展。根據目前醫學領域的發展程度,生物醫用材料的研究空間還很大,并會涉及到多種學科,包括材料學、工程學、控制論以及生物技術等等,這些學科都會對生物醫學的發展產生推動作用。特別是各種新技術、新方法的應用,將生物技術引入到智能化發展的思路,使生物材料不再局限于實驗室研究,而會在臨床上得以廣泛應用,以為醫療做出貢獻。
結論
綜上所述,生物醫學材料屬于是交叉學科,為材料學和醫學等等多種學科相互結合而形成。作為一門應用于醫學領域的新興學科,所研制的是用于醫學組織工程領域的各種新型的人工材料。根據技術含量的不同,生物醫學材料可以被劃分為金屬生物、高分析生物、復合生物和無機非金屬生物材料。隨著生物醫學材料研究的發展,使得生物醫用材料智能化發展。
主管單位:中國科學技術協會
主辦單位:中國解剖學會
出版周期:雙月刊
出版地址:陜西省西安市
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種:雙語
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本:大16開
國際刊號:1000-7547
國內刊號:61-1061/R
郵發代號:52-214
發行范圍:國內外統一發行
創刊時間:1985
期刊收錄:
CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)
中國科學引文數據庫(CSCD―2008)
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中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
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工學 ENGINEERING
課程中文名稱 課程英文名稱
高等數理方法 Advanced Mathematical Method
彈塑性力學 Elastic-Plastic Mechanics
板殼理論 Theory of Plate and Shell
高等工程力學 Advanced Engineering Mechanics
板殼非線性力學 Nonlinear Mechanics of Plate and Shell
復合材料結構力學 Structural Mechanics of Composite Material
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隨機振動 Random Vibration
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最優化設計方法 Optimal Design Method
彈性力學 Elastic Mechanics
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多媒體技術 Multimedia Technology
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程序設計方法學 Methodology of Programming
計算機信息保密與安全 Secrecy and Security of Computer Information
電子商務 Electronic Commerce
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軟件測試技術 Software Testing Technology
高級計算機網絡與集成技術 Advanced Computer Networks and Integration
Technology
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環境生物學 Environmental Biology
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環境化學 Environmental Chemistry
環境生物技術 Environmental Biotechnology
水域生態學 Aquatic Ecology
環境工程 Environmental Engineering
環境科學研究方法 Study Methodology of Environmental Science
藻類生理生態學 Ecological Physiology in Algae
水生動物生理生態學 Physiological Ecology of Aquatic Animal
專業文獻綜述 Review on Special Information
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生物醫學材料學及實驗 Biomaterials and Experiments
現代測試分析 Modern Testing Technology and Methods
生物材料結構與性能 Structures and Properties of Biomaterials
計算機基礎 Computer Basis
醫學信息學 Medical Informatics
計算機匯編語言 Computer Assembly Language
學科前沿講座 Lectures on Frontiers of the Discipline
組織工程學 Tissue Engineering
生物醫學工程概論 Introduction to Biomedical Engineering
高等生物化學 Advanced Biochemistry
光學與統計物理 Optics and Statistical Physics
圖像分析 Image Treatment
數據處理分析與建模 Data Analysis and Constituting Model
高級數據庫 Advanced Database
計算機網絡 Computer Network
多媒體技術 Technology of Multimedia
軟件工程 Software Engineering
藥物化學 Pharmaceutical Chemistry
【關鍵詞】脂質體;生物材料;腫瘤治療
經過長期的實踐與研究,基因治療已在治療多種人類重大疾病,如遺傳病、腫瘤等方面顯示出廣闊的應用潛力[1],但也面臨著巨大的挑戰,其中之一就是這種治療方法需要安全、高效、靶向的載體系統。納米生物材料,如脂質體、陽離子聚合物(PEI),聚乳酸(PLA)等,以其本身具有的良好生物安全性、可有效實現基因靶向性及高效表達和緩釋,成為制備理想的基因治療載體系統的良好介質,日益在基因治療載體系統中受到廣泛重視,在生物治療載體發展史上有著里程碑式的意義。
本文綜述了目前在基因治療領域中常用的各種脂質體載體的生物學特性,以及它們的最新研究進展和優化。
1 傳統的脂質體系統
脂質體系統是一種將藥物封裝于類脂質雙分子層形成的薄膜腔中間所形成的超微型球狀藥物載體。其結構類似生物膜,可包封水溶性和脂溶性多種藥物。具減少劑量、降低毒性;減輕變態反應和免疫刺激;延緩釋放,降低體內消除速度并且在定向加工后能夠靶向釋放藥物等優點,廣泛應用于醫學基礎研究和臨床治療[2]。在這里,主要介紹兩種應用范圍廣、研究較為成熟的脂質體給藥系統。
熱敏脂質體(thermo sensitiveliposome)
熱敏脂質體又稱溫度敏感脂質體,是指在高于一定生理溫度的條件下有效釋放藥物到作用靶點部位的脂質體。其結構特性是用于構建脂質體的磷脂有特定的變相溫度(transition temperature, Tc),在低于Tc時,脂質體保持穩定,藥物在脂質體內部不被或被少量釋放;達到Tc時,磷脂分子由原來緊密排列的反式構象變為結構疏松的歪扭構象,膜的流動性和通透性增加,使封裝的藥物以更快的速度釋放。
目前,熱敏脂質體被廣泛作為抗生素及抗腫瘤藥物的載體使用;臨床應用上,與熱敏脂質體配套的熱療已經成為繼手術、放療、化療、免疫治療后的第五大腫瘤治療方法[3]。而其能夠與放療、化療起到很好的協同治療作用,并且能夠定向靶向釋放腫瘤免疫相關藥物,加上熱休克蛋白在各類腫瘤組織中的普遍存在[4],其在臨床腫瘤治療中應用廣泛,療效顯著。
陽離子脂質體(cationic liposome)
1987年,陽離子脂質體在基因治療方面可作為新型轉染載體的理論被首次提出[5],它也是繼病毒基因轉染載體之后,近幾年倍受國內外研究者關注的新一類基因轉染載體,是最常用、運用最便捷的脂質體。陽離子脂質體有操作方便、轉染效率高[6]生物相容性好等特點,目前廣泛用于真核細胞的轉染。
陽離子脂質體的作用原理主要由帶正電荷的和中性輔助的脂類等摩爾混合,形成的陽性電荷的脂質體與帶陰性電荷的DNA之間可以有效地形成復合物,復合物可通過內吞作用進入細胞。由于復合物仍帶正電荷,可與細胞表面帶負電荷的受體結合,有利于被攝入到細胞中。
由于注射外緣脂質體本身就能引起自身的免疫應答,所以其在腫瘤免疫治療中多次給藥所引起的免疫治療效果被諸多臨床醫師所采用和認可。有研究表明,陽離子脂質體與非編碼DNA形成的復合物(cationic lipid DNA complexes CLDC)可產生抗腫瘤作用:CLDC通過全身或局部注射引起細胞因子的釋放、炎性細胞的聚集以及淋巴細胞的活化,從而產生非特異和特異的抗腫瘤免疫反應[7]。
長循環脂質體
脂質體雖然具有生物相容性好等諸多優點,但是當脂質體進入體內后,由于脂質體會受到血漿中的調理素的特異性調理作用,以及網狀內皮系統(RES)細胞的非特異性疏水作用,因而易被RES細胞攝取、清除,在血液循環中的半衰期一般僅為30 分鐘,主動靶向性和穩定性較差,其應用受到限制。在脂質體表修飾聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)后,得到長循環脂質體(Long circulation liposome,LCL),可以延長脂質體的半衰期并提高其在血液循環中的穩定性、改變其生物學分布,并具有一定靶向性[8]。
除了上面所介紹的幾種常見的脂質體外,在生物醫學基礎研究領域中常用的脂質體還有免疫脂質體、PH敏脂質體等。
2 脂質體載體的優化
雖然作為目前應用較為廣泛的非病毒載體,脂質體有操作簡便、生物安全性高、重復性好、轉染效率較高、細胞毒性較小等優點[9],但是其給藥所引起的動物體及人體臟器毒性的報道卻屢見不鮮。這是由于脂質體雙分子層中的磷脂多數含有一定量的不飽和脂肪酸,磷脂的氧化程度隨磷脂含有不飽和雙鍵的數目和脂肪酸碳鏈長度增加而增加。磷脂不飽和雙鍵氧化斷裂生成的過氧化物、丙二醛、水解產生的脂肪酸等,在體內會產生一定的毒性[10]。
再談到陽離子脂質體,因其表面帶有的強烈的正電荷,與細胞結合時,往往使細胞由于電位差而發生破裂。再加上靜脈給藥的脂質體90%都首先聚集在肺部,長時間脂質體給藥所引起的肺毒性和肺溶血也時有報道。近期,作者將能夠增加轉染效率的低分子量肝素[11](負電荷)和陽離子脂質體相耦連,再進行注射,發現其能夠成功降低肺溶血的發生而增長小鼠生存期[12]。
脂質體以顯著的優勢在生物醫學基礎研究和臨床腫瘤藥物治療等方面得到了廣泛的應用,研究者們對其作為載體的研究和優化也從未間斷,推陳出新。作為已發展了23年的生物材料,脂質體及其給藥系統在生物學和醫學的領域中貢獻非凡,成為人類攻克疾病,特別是惡性腫瘤等人類重大疾病的有力助手和良好媒介。
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2欄目設置
《中國醫學裝備》雜志現開設的主要欄目有:學術論著(生物醫學工程學、技術評估、數字醫學、轉化醫學、實驗科學、管理科學等)、綜述、維修工程及企業風采、專訪、專題及簡訊等。
3來稿要求及注意事項
3.1稿件要求
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3.4摘要
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3.5關鍵詞
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以最新閱讀過的近5年公開發表的文獻寫作標準為宜,文中引用處以角碼標注。論文的參考文獻一般不少于15條。參考文獻書寫格式如下:期刊:序號作者姓名(如作者超過3人者,只列出前3名,后加“,等”或“,etal”).文題[J].期刊名(外文期刊可用標準縮寫,不加縮寫點),年,卷(期):起止頁.期刊文獻著錄格式示例:[1]蔣東平,何賢國,何燕,等.西門子磁共振射頻系統原理與故障分析[J].中國醫學裝備,2011,8(9):69-72.[2]KamnikR,ShiJQ,Murray-SmithR,etal.NonlinearmodelingofFES-supportedstanding-upinparaplegiaforselectionoffeedbacksensors[J].IEEETransactiononNeuralSystemsandRehabilitationEngineering,2005,13(1):40-52.書籍:序號作者姓名(如作者超過3人者,只列出前三名,后加)“,等”或“,etal”).書名[M].版次.出版地:出版單位(國外出版物可用標準縮寫,不加縮寫點):起止頁.書籍文獻著錄格式示例:[1]劉金琨.先進PID控制MATLAB仿真[M].2版.北京:電子工業出版社,2011:325-358.
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【關鍵詞】 健身氣功·易筋經;心率變異性;規范負荷;自主神經
在中老年人群中,隨年齡增長、心血管疾病的發生或精神負荷的加載都會引起交感神經活性增加,迷走神經活性降低,心率變異性(HRV)也降低〔1〕。研究表明,長期參加有氧健身運動能提高中老年人迷走神經的張力,這使得發生心室顫動的閾值升高,從而對心臟起保護作用〔2〕。新編“健身氣功·易筋經”是近幾年來由國家體育總局健身氣功中心組織編創的四種健身氣功之一,屬中等運動量的有氧健身運動,對老年人具有很好的適應性〔2〕。為了觀察“健身氣功·易筋經”對自主神經系統功能的影響,特對62名中老年人進行了規范負荷下的HRV測試,現將結果報道如下。
1 對象與方法
1.1 對象 選取江西省老年大學和江西省委老干部活動中心的中老年學員,年齡50~70歲、無系統鍛煉史和無嚴重疾病者為實驗對象。從練功組和對照組中選擇64名女性實驗對象,其中練功組37人,平均年齡(62.76±6.18)歲,對照組27人,平均年齡(63.74±5.15)歲。兩組年齡差異無顯著性。
1.2 方法 練功組每天早晨練習健身氣功·易筋經1 h,教功輔導人員負責對他們進行教練與指導,保證每周練功時間不少于5 d。“健身氣功·易筋經”的功法套路、習練要求、教學輔導均以國家體育總局健身氣功管理中心推出的正式版本為依據〔3〕。對照組不參加氣功鍛煉及其他系統的健身活動。
1.3 測試儀器和分析系統 9600型多導睡眠記錄儀(由北京新興生物醫學工程中心研制生產);由國家體育總局健身氣功管理中心科研部提供專用分析軟件,從多導睡眠記錄圖中提取RRI作為分析的原始數據。
1.4 測試方法 (1)準備:在胸骨角(負極)、劍突(參考極)、左肋下緣與腋前線交點(正極)黏貼測試心電極,用導線與心電記錄器相連接;將心電記錄器裝于特制的小袋中,系于腰間固定。(2)測試:受試者安靜放松端坐,并進行以下連續7個時段測試:第①⑦時段:在背景音樂下放松靜坐10 min;第②⑥時段:在節拍器節奏引導下(20次/min),坐站運動5 min;第③⑤時段:在背景音樂下放松靜坐5 min;第④時段:端坐于椅子上,依口令做深呼吸運動5 min(12次/min)。(3)數據處理:將心電紀錄器中的SM卡取出,通過讀卡器將數據導入計算機中,利用專用分析軟件進行數據預處理。
1.5 統計學處理 采用SPSS10.0統計軟件進行t檢驗。
2 結 果
2.1 時域分析 對負荷前、中、后三個過程的RR間期平均值(RRmean)值進行觀察,練功組呈現出高低高的趨勢變化,而對照組則呈現出高低低的趨勢變化,兩組的變化趨勢明顯不同。進一步分析表明,兩組負荷前與負荷中RRmean之差均為正值,兩組間比較差異不明顯(t=0.184,P>0.05);而負荷中與負荷后RRmean之差卻是練功組為負值,對照組為正值,兩組間比較差異有顯著性(t=4.20,P0.05)到負荷中有一定的差異(P>0.05)再到負荷后有明顯的差異(P0.05),見表1。
2.2 頻域分析 歸一化低頻功率(LFn)值對照組在負荷前、中、后由低到高再到稍升高,負荷前與負荷中、負荷前與負荷后比較均有顯著性差異(P0.05)。HFn(歸一化高頻功率)值對照組在負荷前、中、后由高到低再稍降低,與負荷前比較,負荷中、負荷后均有顯著差異(P0.05)。對照組高頻段峰值(HP)值在負荷后顯著增大,負荷前與負荷后、負荷中與負荷后比較差異顯著(P0.05),見表2。表1 兩組規范負荷下實驗過程時域指標結果及比較 表2 兩組規范負荷下頻域各指標結果及比較與負荷前比較:1)P
3 討 論
HRV是指竇性心率的波動變化程度,近年來比較受關注的無創性心電監測指標之一。一般認為,心臟節律直接受心交感和心迷走神經的雙重調節并相互制約,交感神經系統興奮時迷走神經系統受抑制,心率呼吸加快;迷走神經系統興奮時交感神經系統受制約而心率呼吸變緩,交感和迷走神經系統之間的相互作用,產生了心率變化的不規則性。因此,HRV被當作評價自主神經系統功能的重要指標〔4,5〕。本課題開展HRV的研究,雖然未能在整個課題開始階段(實驗前)記錄兩組的心電圖數據,但本次檢測HRV采用規范負荷實驗的方法,使研究實驗對象在靜態動態(規范負荷)靜態的過程中觀察HRV的變化。規范負荷實驗與醫學臨床上廣泛應用的心電運動負荷試驗(ET)原理相同。進行實驗時,個體心肌對血、氧的需求量增加,特別是冠狀動脈血管失代償導致供血部位心肌缺血缺氧,改變了心臟自主神經調節的均衡性,導致對心臟的調節作用減弱,HRV下降。HRV下降越明顯、病情也越嚴重〔6~8〕。本研究結果與一般健康中老年人的HRV相符〔1,2〕。由此可見,對照組在規范負荷運動停止后交感神經系統仍保持較高的張力,迷走神經在短時內尚不能發揮明顯的調制作用。而練功者的迷走神經系統張力保持著較高水平,在規范負荷運動停止后交感神經系統的興奮性很快受到迷走神經的抑制而降低,從而提高了心電的穩定性、改善心肌缺血缺氧,降低高血壓、動脈粥樣硬化等疾病的發生〔9,10〕。
健身氣功·易筋經屬于有氧健身運動,具有“伸筋拔骨,以形引氣;動作舒展,意隨形走;呼吸自然,柔和流暢”的運動特點。從練功過程的平均心率91次/min(RR間期平均值的倒數)來看,正好達到中老年人有氧健身運動的靶心率范圍,與太極拳、踏車運動等傳統體育項目同屬于中等量的健身運動〔1,11〕,對中老年人具有很好的適應性。從RMSSD值穩定在較高的水平、HFn值很快回升、HP值保持平穩的結果來看,練習健身氣功·易筋經10個月后,練功者的迷走神經張力保持著較高水平,自主神經功能的調節作用得到明顯加強,身體素質明顯提高。
本研究由于樣本數偏小,所以HRV的其他一些指標出現較大的標準差而不適合用來進行分析,有待擴大樣本量作進一步研究。
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基礎生命支持樊尋梅(3)
心電監護與除顫劉春峰(6)
血氣分析祝益民(7)
機械通氣陶建平(10)
氣管插管操作常規許峰黃棟(14)
營養支持策略黃瑛(17)
中心靜脈置管輸液陸鑄今(19)
骨髓輸液陸鑄今(21)
氧療陸鑄今(22)
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急診癥狀
驚厥張靈恩(25)
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便血王寶西(34)
腹痛耿嵐嵐龔四堂(38)
少尿和無尿沈穎(40)
無
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《中國循證兒科雜志》2008年第3卷增刊廣告目次(50)
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復旦大學附屬兒科醫院2008年國家級繼續醫學教育項目(70)
《胎兒和新生兒腦損傷》出版(81)
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全身炎癥反應綜合征和多器官功能障礙綜合征的處理朱建幸謝利娟(44)
休克的處理陸國平(47)
新生兒驚厥的處理陳超(49)
急性肝功能衰竭的診治陸國平(51)
急性腎功能衰竭的處理易著文(53)
急性肺水腫發病機制和臨床評估李昌崇單小歐(55)
心力衰竭的診斷和處理黃國英(56)
彌漫性血管內凝血的診斷和治療張琪王天有(59)
顱內壓增高綜合征的診斷與處理王曉慧方方(61)
災難性嚴重心律失常的救治田宏桂永浩(64)
哮喘持續狀態洪建國(67)
貧血唐鎖勤(69)
常見急診的處理
汶川地震對兒童心理的影響與心理救助鄭毅(71)
顱腦外傷及顱內出血李昊(73)
腹部外傷處理原則王維林(76)
創傷性氣胸賈兵(78)
四肢創傷早期治療張向鑫馬瑞雪(80)
破傷風的診斷和治療張國成(82)
氣性壞疽傅海燕王建設(83)
上呼吸道梗阻孫越峰陳志敏(85)
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引起腹痛的常見外科疾病及處理原則鄭珊(88)
消化道出血的診斷和治療陳潔(90)
外傷后致急性顱內感染鄒麗萍(93)
心包填塞劉芳(94)
出血的急救處理金潤銘(96)
低血糖癥劉麗(98)
高血糖的認識與治療谷奕中國醫學文摘:基礎醫學 鞏純秀(99)
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兒童先天性體動脈-肺動脈瘺4例并文獻復習姚瑤申昆玲胡英惠曾津津孫記航馮雪莉(368)
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中國醫學文摘:基礎醫學 川崎病急性期中性粒細胞功能及S100蛋白表達的變化童敏王瑩桂永浩王曉川(203)
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先天性心臟病病因及流行病學研究進展高燕(綜述)黃國英(審校)(213)
膠原蛋白又稱膠原,是一種由3條肽鏈擰成螺旋纖維狀細胞外蛋白質。膠原蛋白是人體含量最豐富的蛋白質,富含人體需要的脯氨酸、甘氨酸、羥脯氨酸等氨基酸,主要存在于人體皮膚、內臟、血管、骨骼、肌腱、眼睛、牙齒等部位,其功能是維持皮膚和組織器官的形態結構,也是修復各損傷組織的重要原料。
隨著生活質量的提高,人們越來越追求綠色與天然,而膠原蛋白就是一種純天然的綠色材料,現在在醫學、食品、化妝品、生物材料等方面均有應用。現就膠原蛋白的應用情況及發展前景作一下探討。
1.在醫學方面的應用
膠原蛋白具有低免疫原性,這是它作為醫用生物材料的基礎;其生物相容性使膠原與宿主細胞及組織之間有良好的相互作用,成為其中的一部分表達生理功能;膠原能被特定的蛋白酶降解,具有生物降解性。除此外,粉狀的膠原蛋白提取物經低溫酶降解后會在溫水中慢慢溶解,有易于人體吸收和利用。
對膠原蛋白進行加工處理制成燒傷敷料用于皮膚燙傷、燒傷的護理和治療,可以防止細菌感染、緩和傷痛,恢復皮膚光彩。Yannas、王旭[1]等人的實驗,充分證明了這一點。膠原蛋白對皮膚有很大的親和力,其生物相容性使機體對它有良好的吸收作用,達到皮膚修復的功能。膠原能夠與血小板結合產生止血作用,目前已經廣泛應用于各種手術過程中的出血治療。膠原蛋白在創傷外科中也作為粘合劑與其他生物材料合用。
除了作為燒傷敷料、止血劑、皮膚移植材料應用于醫學臨床,膠原蛋白也制成注射用溶液來做小針美容及治療皮膚疾病,膠原蛋白還被作為藥物載體、外科縫線、支架材料、骨骼、心臟瓣膜和各種生物工程膜代用品在臨床治療過程中發揮作用,廣泛地應用于醫院的各個科室。據國外有關報告,膠原蛋白還可改善骨質疏松癥及關節病,具有抗胃潰瘍、抗高血壓、抑制癌細胞、調節免疫功能等作用。
2.在食品方面的應用
我們日常生活中從豬、牛皮、骨骼、肌腱得到的吃起來粘軟而具有彈性的膠質,就是膠原蛋白。優質的膠原蛋白主要產于日本和德國,日本三文魚中的膠原蛋白質量是最好的,其次是德國德爾牛中的。膠原蛋白營養豐富,口感清淡,易消化,在食品方面有著獨特的優越性[2]。
首先,膠原蛋白可制成功能保健食品,市場上已有膠原多肽口服液、氨基酸飲料等。研究表明,膠原蛋白能夠減少機體對鋁質的積累,有效防止了老年癡呆;同時它可以降低血液中的甘油和膽固醇,改善微循環,對冠心病、腦部疾病有預防治療作用;其中所含的甘氨酸可以抑制中樞神經,產生鎮靜作用[3]。還有報道稱,把膠原蛋白制成補鈣食品來用,只要服用足夠的膠原蛋白,就能夠保證機體對鈣質的需要。
其次,膠原蛋白可作為食品添加劑,在肉制品、飲料、乳制品、糕點糖果以及冷凍食品中都有應用。膠原蛋白可作為改良劑[4]加入肉制品中增加蛋白質的含量,再輔以色素染色,不僅營養豐富口感好,而且顏色也讓人有食欲。明膠和魚膠在啤酒和葡糖酒以及茶飲料等行業中作為澄清劑被廣泛使用,效果十分明顯。膠原多肽也在乳制品、糖果及面包中使用,不僅增加了營養價值,美化了外觀,還可以提高食用機體的免疫力。
除以上所述,膠原蛋白還可作為食品包裝材料。人造腸衣、內包裝膜以及涂層材料都是以膠原蛋白為原料的包裝材料:人造腸衣制作工藝簡單,口感好,多用于香腸類的肉制品;包裝膜是以膠原蛋白為主料,添加CaCl2、甘油等制成,用作糖果蜜餞的內包裝膜,既能保鮮又能食用;膠原還可作為涂膜層材料涂在食品表面可以避免食品氧化,保證食品的原始風味并使其表面有光澤。
3.在化妝品上的應用
蛋白質是最重要的生命物質。膠原具有生物相容性,其結構與皮膚膠原很相似,不刺激皮膚就能滲入到皮膚的深層,改善肌膚的結構,補充皮膚所需要的氨基酸,它是一種很好的化妝品原料或添加劑。膠原蛋白的生物及物理特性賦予了其美容功效[5]:營養、防皺、保濕、美白、修復、配伍親和等等。
膠原蛋白含有豐富的親水基團和氨基酸,可以補充皮膚所需的水分及養分,活化皮膚表皮細胞,加速真皮細胞生長,促進組織新陳代謝,保持皮膚彈性,防止皺紋出現,使之健康亮麗!生活節奏的加快,社會女性難免工作緊張、精神壓力大,再加上陽光中紫外線的直接照射以及周圍環境的污染,促使了肌膚的老化,而一般的化妝品治標不治本,因此要真正地保護肌膚不受損害,必須針對皮膚的結構與成分,進行由內而外的保養。外用加口服,才能達到最佳效果。對于凹陷性皮膚缺損,注射用膠原蛋白注射后不僅起到支撐作用,而且能夠使患者長出新組織與周圍正常皮膚協調起到修復作用。在20世紀70年代,美國就已經推出注射用牛膠原,用來祛斑除皺紋及瘢痕的治療修復。
此外,膠原蛋白制品還有護發、豐胸的作用。而又有人說膠原蛋白還有減肥的功效:水解膠原蛋白能夠延長燃燒脂肪的分子代謝過程,從而燃燒更多的脂肪達到減肥的目的;膠原蛋白對機體的細胞修復作用會消耗大量能量,而這一過程只能在睡眠狀態下進行,因此只需服用水解膠原蛋白就能夠輕松地減肥。
膠原蛋白被稱為“骨中之骨,膚中之膚,肉中之肉”,它與我們機體的各個部位都密不可分,在醫學、食品及化妝品等與日常生活息息相關的領域都有著廣泛的應用。除此以外,膠原蛋白在飼料工業、生物發酵方面也被廣泛接納,并帶來良好的經濟效益及環境效益。隨著人們對膠原蛋白的日益關注,我們相信它會在更加廣闊的領域中應用。
參考文獻:
[1]劉慧玲,王棟,章金剛.膠原蛋白在臨床醫學中的應用[J].北京生物醫學工程.2005,24(3):239.
[2]任俊莉,付麗紅,邱化玉.膠原蛋白的應用及其發展前景(續)[J].中國皮革,2003,(1):36-38.