教学课程资源库 更多>>

关键词： 生物活性材料   骨感染   抗菌   骨再生   骨组织工程   复合材料   可视化分析  

摘要： 背景:随着对生物活性材料的深入研究,各类生物活性材料已成为抗骨感染的重要研究手段与治疗方法。目的:通过对生物活性材料治疗骨感染的相关文献进行可视化分析,探明该领域的研究现状。方法:以中国知网与Web of Science核心合集数据库为检索平台,检索生物活性材料治疗骨感染的相关文献,筛选后导入CiteSpace软件,对发文量、研究机构、作者、文献共被引、关键词等进行可视化分析。结果与结论:(1)根据文献检索及筛选得出中国知网共计纳入相关文献149篇,Web of Science核心合集数据库纳入相关文献1031篇,其中中国发文量最大,美国发文量中心性最高。(2)Web of Science核心合集数据库中发文前3的机构为上海交通大学、四川大学、中国科学院,中国知网发文前3的机构为第三军医大学、昆明医科大学、南方医科大学,其中SHUAI CJ及BOCCACCINI AR两位教授发文最多,HENCH LL教授被引用最高,《Biomaterials》杂志被引用最多。(3)Web of Science核心合集数据库中关键词出现频率最高的前3位为scaffolds、in vitro、bone,中国知网中关键词出现频率最高的前3位为骨髓炎、骨缺损、骨感染,结合关键词及文献共被引分析发现,该领域的研究热点为生物材料与抗菌性能、复合材料与多功能设计以及组织工程与骨再生3个方面。

关键词： 工程化生物材料   组织工程   生物医学  

摘要： 工程化生物材料是当前生物医学、组织工程和再生医学领域的研究重点,其核心目标是通过材料设计与功能优化,完成对人体组织的修复、替代或功能增强的任务。

关键词： 共定位分析   脊椎滑脱   Dsigbd数据库   可成药基因   全基因组关联研究  

摘要： 背景:脊椎滑脱是一种常见疾病,目前缺乏有效的治疗药物,仍需要进一步明确脊椎滑脱的发病机制并筛选出更适合脊椎滑脱的治疗靶点。通过孟德尔随机化分析可以探索与脊椎滑脱相关的可成药基因,为开发更有效和靶向的治疗药物提供有价值的指导。目的:通过可成药全基因组的孟德尔随机化分析探索脊椎滑脱的潜在治疗靶点及有效治疗药物。方法:选择收录了50万名芬兰人的基因组和健康信息的芬兰数据库、eQTLGen联盟、药物特征数据库、药物-基因相互作用数据库、蛋白互作数据库、有机小分子生物活性数据库及蛋白质结构数据库,将可成药基因的顺式表达数量性状位点数据作为工具变量,进行孟德尔随机化分析和共定位分析,筛选得到与脊椎滑脱相关的显著可成药基因,随后进行GO与KEGG富集分析、蛋白质网络构建、药物预测和分子对接,以期为脊椎滑脱的新药开发提供帮助。结果与结论:发现34个与脊椎滑脱有显著关联的潜在药物靶点基因,其中特别值得注意的是基因APOBEC3G,它通过孟德尔分析和共定位分析显示出与脊椎滑脱结果的显著相关性,表明APOBEC3G可能是一个优先考虑的治疗靶点。至于其他潜在的机制和药物,仍需进行更深入的研究。此研究采用来自欧洲人群的数据库,对中国群体遗传学研究具有一定的借鉴意义。

关键词： 骨关节炎   脂质代谢   加权基因共表达网络分析   机器学习   靶向治疗   软骨修复或退变  

摘要： 背景:脂质代谢异常影响软骨细胞代谢,在骨关节炎的发生和进展中有着重要的作用,但目前其机制尚不明确。目的:采用加权基因共表达网络分析结合机器学习算法鉴定骨关节炎软骨细胞脂质代谢特征基因,并进行初步验证。方法:采用加权基因共表达网络分析和微阵列数据的线性模型获得差异共表达基因,结合机器学习方法,最终筛选得到脂质代谢相关的特征基因。通过蛋白质互作网络分析,探究差异共表达基因的蛋白质互作网络关系;采用基因本体论和京都基因与基因组百科全书富集分析探索差异共表达基因所在信号通路;运用免疫相关性分析鉴定特征基因与免疫细胞浸润模式;体外分子实验验证特征基因的mRNA和蛋白表达水平。结果与结论:①经数据标准化处理和主成分分析、加权基因共表达网络分析和微阵列数据的线性模型获得高/低表达的差异共表达基因123和110个;②运用逻辑回归、随机森林和支持向量机3种机器学习算法筛选得到特征基因37个,最终得到2个脂质代谢相关的特征基因SMPD3和CYP4F3;③蛋白质互作网络分析显示SMPD3和CYP4F3蛋白相互作用均较低;④基因本体论结果显示差异共表达基因主要富集在中性粒细胞脱颗粒、中性粒细胞免疫反应和应答、中性粒细胞激活和白细胞脱颗粒等;而京都基因与基因组百科全书富集分析提示差异共表达基因主要涉及细胞外基质受体的作用和黏附等关键通路;⑤基于基因表达数据的细胞类型亚型鉴定分析显示8种免疫细胞在骨关节炎中具有显著差异;相关性分析显示SMPD3与静息态树突状细胞显著正相关(r=0.44,P=3.6×10^(-3)),与中性粒细胞显著负相关(r=-0.48,P=1.7×10^(-3));而CYP4F3与单核细胞和中性粒细胞显著正相关(r=0.76,P=7.6×10^(-9);r=0.73,P=6.0×10^(-8)),与T细胞滤泡辅助细胞和静息态树突状细胞显著负相关(r=-0.38,P=0.01;r=-0.38,P=0.01);⑥体外分子实验证明,在骨关节炎组SMPD3 mRNA和蛋白水平显著增高,而CYP4F3降低;⑦结果显示,骨关节炎软骨细胞脂质代谢特征基因SMPD3和CYP4F3可作为骨关节炎靶向治疗及软骨修复或退变的潜在生物标记物,为深入探究国人群体中脂质代谢异常与骨关节炎的关系及临床靶向治疗提供新策略。

关键词： 肺纤维化   自噬   生物信息学   差异表达基因   预后模型   R语言   博莱霉素   TGF-β1  

摘要： 背景:自噬对上皮细胞、成纤维细胞和肌成纤维细胞之间的应激作用与肺纤维化的形成过程密切相关。目的:筛选肺纤维化患者基因水平变化与自噬相关的基因,并探究其与肺纤维化患者预后的关联,以期为临床干预肺纤维化提供新的靶点。方法:以GSE70866下载的基因表达谱数据集为训练集,利用R语言对肺纤维化患者和正常健康者之间基因表达进行差异分析并与自噬相关基因取交集,鉴定出变化最为显著的差异基因。运用多种分析方法筛选出关键预后基因,并构建基因预后模型。根据肺纤维化患者的风险评分分为高风险组和低风险组,应用Siena cohort和Leuven cohort验证集验证预后模型的有效性。并通过转化生长因子β1诱导HFL-1细胞(人胚肺成纤维细胞)建立肺纤维化细胞模型以及博莱霉素气管滴注建立小鼠肺纤维化动物模型验证预后基因的表达。结果与结论:①肺纤维化组织和正常组织之间存在2650个差异基因,其中与自噬相关基因有34个发生显著变化;②Siena cohort和Leuven cohort验证集的Kaplan-Meier生存分析曲线显示,高风险组的存活率明显比低风险组低;③筛选出3个与预后相关的自噬基因:骨髓瘤病病毒癌基因、趋化因子配体2、GABAA型受体相关蛋白样1;④体内外研究均显示与对照组相比,肺纤维化模型组骨髓瘤病病毒癌基因和趋化因子配体2 mRNA及蛋白表达显著升高(P<0.01,P<0.05),而GABAA型受体相关蛋白样1 mRNA及蛋白表达有所降低(P<0.001);⑤结论:通过生物信息学方法分析了3个自噬相关基因在肺纤维化中的表达及其与肺纤维化患者预后的相关性,构建的预后模型对肺纤维化患者1,2,3年生存率具有良好的预测能力;并且通过体内和体外模型验证了在肺纤维化细胞和组织中骨髓瘤病病毒癌基因和趋化因子配体2呈高水平表达,GABAA型受体相关蛋白样1呈低水平表达。

关键词： 运动生物力学   跳高   髌腱炎   有限元   运动损伤   起跳   膝关节   机制  

摘要： 背景:髌腱炎可表现为组织超负荷且未完全恢复而导致愈合失败的肌腱退化。髌腱炎是跳高运动的易发病,其发病机制尚未明确。目的:通过具有精确人体解剖结构的有限元模型探究跳高起跳技术动作中髌腱的应力应变关系,为预防髌腱炎与康复提供思路。方法:基于1名受试者(22岁,身高183 cm,体质量70 kg)包括膝、踝的下肢CT与MRI影像数据,采用医学影像软件、逆向工程软件和建模软件重建下肢三维有限元模型。通过步态测试系统采集8名受试者起跳腿的足底压力,并使用运动捕捉系统采集跳高起跳技术动作,将捕捉数据导入人体运动生物力学软件进行分析,获得运动学和动力学数据作为下肢三维有限元模型的边界条件,进行有限元仿真分析。结果与结论:在受试者起跳时髌腱承受的力达到自身体质量的3.29倍。在起跳阶段,髌腱的范式等效应力、应变、剪切应力峰值分别为127.76 MPa、0.81、37.69 MPa,处于应力-应变曲线的非线性区域,峰值分布于髌腱近端后部。结果提示,跳高运动起跳时髌腱承受自身3.29倍体质量的载荷引起的高髌腱力、应变和剪切应力与诱发髌腱炎相关。

关键词： 高位腰椎管狭窄症   脊柱内镜   椎管减压术   生物力学   有限元分析  

摘要： 背景:高位腰椎管狭窄症是一种复杂的脊柱退行性疾病,针对发生在高位腰椎(L1-L4)的狭窄,手术选择尤为复杂,现有微创手术各具优缺点,目前鲜有对于治疗高位腰椎管狭窄症不同手术方式生物力学对比及有限元分析的相关研究报道。目的:分析脊柱内镜下单侧入路双侧减压术、经椎间孔入路内镜下腰椎椎管减压术及交叉过顶减压术治疗高位腰椎管狭窄症的生物力学特点,评估3种手术方式在治疗高位腰椎管狭窄症中的可靠性与有效性,为临床决策提供生物力学证据支持。方法:选择1名健康男性志愿者的腰椎CT图像,借助Mimics、Geomagic、Solidworks和Ansys等软件构建正常L1-L5腰椎节段的有限元模型M0。选择具有代表高位腰椎特点的L2-L3节段,在此基础上分别建立脊柱内镜下单侧入路双侧减压手术模型M1,经椎间孔入路内镜下腰椎椎管减压手术模型M2及交叉过顶减压手术模型M3。使用软件模拟并评估各组模型在前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左旋转及右旋转6种工况下腰椎全节段的活动度变化以及椎间盘的Von Mises应力极值。结果与结论:①与模型M0相比,模型M1、M2、M3在6种工况下的活动度均增加,其中M1增加最为显著;②手术模型M1和M2在前屈、后伸及右旋转中的活动度增加尤为突出,其他工况的增加比例均不超过7%;③模型M1与M3相比,在后伸及左侧弯时整体关节活动度略有增加,其他方面无明显变化,且L1-L5腰椎节段未达失稳状态;④模型M1的椎间盘应力极值在前屈和后伸载荷条件下增加最为显著,而在左侧弯、右侧弯、左旋转及右旋转载荷下,增加的幅度都不超过5%;⑤结果提示脊柱内镜下单侧入路双侧减压技术在治疗高位腰椎管狭窄症时,由于小关节的偏矢状位解剖特点,完成减压操作会切除更多的小关节,这影响了腰椎整体节段的稳定性;椎间孔入路内镜下腰椎椎管减压技术适用于椎间孔区狭窄患者,对于中央型腹侧狭窄严重的患者,不能充分完成减压;而Cross-Overtop技术能够有效扩大中央椎管和侧隐窝的容积,优化减压效果,在治疗高位腰椎管狭窄症时具有独特的优势。

关键词： 柚皮苷   壳聚糖   β-磷酸三钙   支架   骨缺损修复   骨组织工程   工程化骨材料  

摘要： 背景:柚皮苷具有促进骨髓间充质干细胞增殖及成骨分化的能力,可用于治疗骨质疏松及促进骨折愈合,然而其生物利用率低,临床应用受限。目的:制备负载柚皮苷的壳聚糖/β-磷酸三钙支架,表征其生物学性能。方法:采用冷冻干燥和化学交联法制备壳聚糖/β-磷酸三钙支架,将壳聚糖/β-磷酸三钙支架浸泡于含柚皮苷的无水乙醇溶液中3 h,真空冷冻干燥后得到壳聚糖/β-磷酸三钙/柚皮苷支架,表征支架的孔径、孔隙率、溶胀率、降解率、机械性能及柚皮苷的体外释放能力。将大鼠骨髓间充质干细胞分别接种于壳聚糖/β-磷酸三钙支架与壳聚糖/β-磷酸三钙/柚皮苷支架表面,检测细胞增殖、黏附、活性及成骨诱导分化后的碱性磷酸酶活性。结果与结论:①扫描电镜下可见壳聚糖/β-磷酸三钙/柚皮苷支架具有多孔网状结构,平均孔径为(106.82±25.22)μm,孔隙率为(76.26±4.81)%,24 h溶胀率为(796.17±31.76)%,4周时体外降解率为7.71%,体外可释放柚皮苷长达9 d,壳聚糖/β-磷酸三钙/柚皮苷支架的平均孔径、孔隙率、24 h溶胀率、4周时体外降解率、压缩强度、压缩模量与壳聚糖/β-磷酸三钙支架比较差异均无显著性意义(P>0.05);②大鼠骨髓间充质干细胞在两种支架表面黏附良好,并具有良好的活性,相较于壳聚糖/β-磷酸三钙支架,壳聚糖/β-磷酸三钙/柚皮苷支架可促进大鼠骨髓间充质干细胞的增殖(P<0.05),提高成骨诱导分化后的骨髓间充质干细胞碱性磷酸酶活性(P<0.05);③结果表明,壳聚糖/β-磷酸三钙/柚皮苷支架具有良好的物理性能,可促进骨髓间充质干细胞的增殖及成骨分化。

关键词： 干细胞外泌体   骨缺损   骨再生   骨修复   成骨   成血管   生物支架   载体  

摘要： 背景:已有大量研究表明,干细胞外泌体在骨缺损修复过程中发挥着重要作用,既能直接作为载体负载其他小分子或表面修饰,也能与生物材料结合促进骨组织的修复和再生。目的:综述不同来源干细胞外泌体的成骨机制及在骨缺损修复中的研究进展。方法:以“干细胞,外泌体,骨,生物材料,载体,生物陶瓷,聚合物,金属,水凝胶,工程化外泌体”为中文检索词,检索中国知网,以“stem cell,exosome,bone defect,biomaterial,carrier,bioceramic,ploymer,metal material,hydrogel,engineering exosome”为英文检索词,检索PubMed数据库,依据纳入和排除标准,最终纳入相关文献77篇进行归纳总结。结果与结论:不同来源干细胞外泌体可以促进成骨细胞增殖和分化,促进血管生成,并调节破骨细胞活性和巨噬细胞表型进而促进骨形成和骨矿化。另外,从生物材料辅助外泌体和工程化外泌体两个方面阐述了外泌体在骨缺损修复领域取得的诸多成果。然而目前关于干细胞外泌体在骨组织工程中的研究仍然不足,且这些研究大多仅限于小动物模型,而包括人类在内的大型动物骨缺损治疗更加复杂,这也将是外泌体疗法推广过程中的巨大挑战。

关键词： 类器官   肠道类器官   肠道干细胞   文献计量学   CiteSpace   VOSviewer   工程化类器官  

摘要： 背景:肠道类器官在组织/器官生物学、疾病建模和临床应用方面具有极高的吸引力,近年来已经成为生物医学研究的前沿热点之一。然而,这一新兴领域至今尚未进行文献计量学的总结。目的:总结肠道类器官的研究趋势,基于文献计量学探索肠道类器官的热点与前沿进展。方法:从Web of Science核心合集中检索2006-01-01/2024-11-06发表的肠道类器官相关文献,运用CiteSpace、VOSviewer和Office软件对检索到文献的年发文量、国家、机构、作者、期刊、引文和关键词等内容进行文献计量与可视化分析。结果与结论:共检索到2135篇文献,经严格筛选后,1577篇文献纳入最终分析。2006-2024年,全球肠道类器官领域发文量呈逐年上升趋势,分子生物学、遗传学、免疫学以及临床医学是肠道类器官研究的主流学科,美国在肠道类器官领域的发文量最多,且与中国、荷兰、德国等国家合作较为密切;荷兰乌得勒支大学是发文量最多的机构,《International Journal of Molecular Sciences》是刊载肠道类器官文献最多的期刊;共被引频次最高的文章是“Replication of human noroviruses in stem cell-derived human enteroids”;人肠道类器官、干细胞龛、类器官疗法的潜力等是肠道类器官领域的前沿与热点。类器官结合生物工程和材料技术、肠道类器官芯片技术等是未来研究的重点。该研究采用文献计量学和可视化方法对肠道类器官的研究进行了全面阐述,将帮助学者更好地了解肠道类器官的动态演变,并为未来的研究指明方向。