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组织工程材料

组织工程材料
组织工程材料

一、组织工程学是集生物工程、细胞生物学、分子生物学、生医材料、生物技术、生物化学、

生物力学以及临床医学于一体的一门交叉学科。

A、概况:1、几丁聚糖具有很强的抗菌力,促进肉芽生长和皮肤再生的效能,可用于

制造人工皮肤,或治疗烧伤、烫伤,加速外伤愈合。

2、用几丁聚糖制成人工皮肤不会发生人体排斥反应带来的一系列问题。

这种人工皮肤和身体亲和力强,可被人体吸收,可使皮肤愈合良好。它还有促

使细胞活化的作用,可大量产生胶原纤维,不会留下伤疤。

B、基本原理和方法:将体外培养扩增的正常组织细胞,吸附于一种生物相容性良好并可被机体吸收的生物材料上形成复合物,将细胞-生物材料复合物植入机体组织、器官的病损病分,细胞在生物材料逐渐被机体降解吸收的过程中形成新的在形态和功能方面与相应器官、组织相一致的组织,而达到修复创伤和重建功能的目的。

C、核心:建立由细胞和生物材料构成的三维复合体

D、三要素:

种子细胞(Cell) -增殖、分化、自组装成组织和器官

信号因子(细胞因子或生长因子,Growth factor) -调节细胞的增殖和分化

支架材料(scaffold)(细胞外基质,Extracellular matrix, ECM) -支撑和指导细胞增殖、分化

二、组织工程的步骤与方法将细胞取得,快速培养后再植入支架,使细胞依着支架材料的形状长出新的再生组织,最后长好的组织再移植入人体。

A、支架──细胞的家

B、想要让细胞长成我们所预期的器官构造,如果缺乏细胞的立足点,也就是作为细胞生长温床的「支架」,是一件不可能的任务。

组织工程利用特殊的生物高分子材料建构出三度空间的立体框架,让植入的细胞可以在其中生长并增生。

支架的功能不仅仅当作细胞生长的框架结构,更可以进一步地控制引导细胞朝特定的方向生长、分化。

三、支架要求:1、支架必须有许多彼此连接的孔洞的要求,以便细胞和营养液流通。

这些孔洞的大小,必须要能让细胞通过。

2、因为要让细胞附着在支架上繁衍成长,所以支架的材料必须是没

有毒性,具有生物兼容性,才不会伤害细胞及患者。支架的表面需适合细

胞附着,才能使细胞「安居乐业」。

3、支架若能在细胞繁殖的期间,同时分解成对人体无害的物质。材

料的选用仍须考虑适当的分解速率,以配合细胞的繁殖速率

4、因为支架终究将移植入体内,所以必须具备一定的强度,不然整

个结构可能受体内各种外力的影响而垮掉。所以,在考虑孔洞大小的时候,

不可忽略整个结构的强度。

四、组织工程支架要求:

1、符合生物安全性要求

2、合适的可生物降解吸收性

3、良好的生物兼容性,即没有严重的免疫排斥问题;

4、合适的孔尺寸、高孔隙率和相连的孔形态

5、特定的三维外形

6、高表面积和合适的表面理化性质

7、与植入部位组织力学性能相匹配的结构强度

五、无论所使用的材料为何,皆具有两个共通的特性。

1、首先是可塑性,可按照不同的组织器官构造,塑造出我们所想要的形态;

2、其次是支架内部的孔洞结构,它就像是一间间的小房间,细胞植入后,

如同攀岩一般先贴附在房间的墙壁上,然后慢慢地往房间中央伸展,最后细胞及其

制造出的细胞外基质形成组织而占满了整个房间,细胞彼此间穿墙而过形成联合的

整体,长成我们所要的器官。

六、支架:1、成分

胶原蛋白、蛋白多糖、糖胺聚糖、

层连蛋白和弹性蛋白等

2、作用

影响细胞形态

促进细胞迁移

调节细胞增殖和分化

七、天然高分子材料:1、蛋白质支架

胶原

明胶

2、多糖支架

海藻酸盐

壳聚糖

透明质酸

3、蛋白质-多糖支架

八、细胞──组织再生的关键1、组织工程的最终目的是让细胞在体外生长分化为功能性

的组织器官,采集少量的自体细胞加以培养,在体外大规模地增

殖,再运用于体内器官的修复上。因此细胞是组织工程策略能否

奏效的重要功臣。

2、细胞的类型大致上可分为两种:已分化完全的「成熟细胞」,

以及具有分化成其它细胞能力的「干细胞」。成熟细胞的来源主要分

为自体及异体细胞,自体细胞是最为理想的细胞来源,因为不会产生

免疫排斥的问题。

3、虽然近几十年间,体外培养细胞的技术已有令人瞩目的进展,

但仍有许多关键性的难题尚未突破。例如,如何有效地促进成熟细胞

在体外的增生能力,以及细胞取得来源受限等问题,将是组织工程应

用发展的一大绊脚石。

九、1「干细胞」1、研究的热潮,为组织工程的前景带来一线曙光。藉由诱

导干细胞分化的研究,可以解决细胞来源不足的问题。

且干细胞具有在体外无限制增殖的特点,将解决组织工

程的「细胞荒」问题。

2、虽然目前对于干细胞的研究尚未成熟,且针对「胚胎干

细胞」方面的研究因牵涉到伦理的问题而反对声浪不断。

3、干细胞不仅只是存在于胚胎当中,在成熟的人体内依然可发

现其踪影,比方说骨髓中就含有造血干细胞与间叶干细胞。

4、在不久的将来,会有类似「细胞银行」的机构出现,专门提

供各式各样的人体细胞,或培育客户的干细胞使其分化成为所需细

胞,作为组织器官修复的重要组件。

十、干细胞定义:1、干细胞(stem cell)是指具有无限或较长期的自我更新能力,并能产生

至少一种高度分化子代细胞的细胞。

2、根据这一定义,在个体发育的不同阶段以及成体的不同组织中均

存在着干细胞,只是随着年龄的增长,干细胞的数量逐渐减少,其分化潜

能也逐渐变窄。

3、在干细胞的发育过程中,还有一种中间类型的细胞称为祖细胞

(progenitor cells),祖细胞也具有有限的增殖和分化能力,与干细胞不同的

是,祖细胞没有自我更新能力,它在经过几轮细胞分裂周期后产生的两个

子代细胞均为终末分化细胞(terminal differentiated cells)

十一、组织工程研究内容:组织工程研究包括以下四个方面

1、种子细胞研究

2、细胞外基质的研究

3、组织器官的构建

4、组织工程临床应用

A、种子细胞研究

种子细胞的培养是组织工程的基本要素,细胞主要来源于自体、同种异体、异种组织细胞等。自体组织细胞应为首选

1.载体等技术用于细胞的快速增殖

2.干细胞工程

3.采用各种生长因子和端粒酶调节与延缓细胞的老化

4.采用各种方法(包括自身转化、化学、物理、病毒等方法)诱导细胞发生转化,使其倍增时间减少,永生化或生命期延长,也是一个努力方向

B、细胞外基质的研究

ECM均质状态的基质(蛋白多糖、糖蛋白)和细丝状的胶原纤维

ECM是细胞附着的基本框架和代谢场所,其形态和功能直接影响所构成的组织形态和功能

理想的ECM应具有以下特点

①生物相容性好②有可吸收性③有可塑性

④表面化学特性和表面微结构利于细胞的粘附和生长⑤降解速率可根据

不同细胞的组织再生速率而进行调整。

C、组织器官的构建

1.骨组织构建

构建组织工程骨的方式有几种:①支架材料与成骨细胞;②支架材料与生长因子;③支架材料与成骨细胞加生长因子。

生长因子通过调节细胞增殖、分化过程并改变细胞产物的合成而作用于成骨过程

2.组织工程血管构建

血管壁中切取弹性基膜,并在其上培养鼠动脉平滑肌细胞;或用I型胶原制备基质材料与各型血管壁细胞成分合成血管模型

D、组织工程临床应用

组织工程中临床应用是在组织构建完成了动物试验之后,在人体上的应用,这也是组织工程的最后一步。目前,组织工程的研究只有活性皮肤达到了

这一步。

十二、组织工程支架材料

1、骨组织工程支架材料

2、神经组织工程支架材料

3、血管组织工程支架材料

4、肌腱组织工程支架材料

5、皮肤组织工程支架材料

6、角膜组织工程支架材料

7、肝、胰、肾、泌尿系统组织工程支架材料

A、骨组织工程支架材料

必须具备以下两个功能

(1)有一定机械强度以支撑组织的高强度材料,以保证材料植入人体后,有支撑体的重量,不改变骨骼形状。

(2)有一定生物活性可诱导细胞生长、分化,并可被人体降解吸收

分为两类,即生物降解和非生物降解型

高聚物(碳素纤维,涤纶,特氟隆),金属材料(不锈钢,钴基合金,钛合金),生物惰性陶瓷(氧化铝,氧化锌,碳化硅),生物活性陶瓷(生

物玻璃,羟基磷灰石,磷酸钙)等

纤维蛋白凝胶、胶原凝胶、聚乳酸、聚醇酸及其共聚体、聚乳酸和聚羟基酸类、琼脂糖、壳聚糖和透明质酸等多糖类。

B、神经组织工程支架材料

理想的人工神经是一种特定的三维结构支架的神经导管,可接纳再生轴突长入,对轴突起机械引导作用,雪旺细胞支架内有序地分布,分泌

NTFs等发挥神经营养作用,并表达CAM、分泌ECM,支持引导轴突再

生。

以往用于桥接神经缺损的神经套管材料有硅胶管、聚四氟乙烯、聚交酯、壳聚糖等。

目前用于人工神经导管研究的可降解吸收材料有聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(PLA)及它们的共聚物等。

神经组织工程支架材料

神经支架材料的功能有两种

(1)必须为神经的恢复提供所需的三维空间,即要保证神经导管具有合适的强度、硬度和弹性,使神经具有再生的通道。

(2)要保证其有理想的双层结构:外层提供必要的强度,为毛细血

管和纤维组织长入提供营养的大孔结构;内层则可起到防止结缔组织长入

而起屏障作用的紧密结构

C、血管组织工程支架材料

结构上也分为双层:内层是与血液相容性好的生物活性材料,该类材料要求不仅具有生物活性,同时还要具有抗凝血和抗溶血作用

类型:最早的外层材料一般为尼龙、聚酯等无纺布或无纺网等。目前,该类材料应用较多的为胶原或明胶蛋白包埋的或表面处理的可降解材料

的无纺网,例如:聚乳酸、聚羟基酸和多肽等的无纺布或无纺网等

D、肌腱组织工程支架材料

肌腱与韧带组织中的功能细胞分别是肌腱细胞和成纤维细胞,二者在组织来源上均属成纤维细胞型,但肌腱细胞分泌I型胶原,而成纤维细胞

分泌I、Ⅱ型胶原。因此,肌腱组织支架材料必须可降解,但一定要是降

解时间较长的材料。

类型:20世纪70年代肌腱支架材料一般使用硅橡胶、尼龙聚酯、碳纤维等,目前使用的多是聚酯聚二氧杂环烷等。

E、皮肤组织工程支架材料

人工角膜材料要求透明,吸水,有一定的机械强度,屈光性好等特点,同时,要求可降解。以前常用的材料为HAMA、PMMA,近来来,多采

用胶原和聚醇酸等材料。

F、肝、胰、肾、泌尿系统组织工程支架材料

肝、胰、肾、泌尿系统使用的组织工程支架材料多为可降解材料,目前这方面研究和使用的材料,主要以天然蛋白、多糖与合成高聚物杂化的

可降解材料。例如:用于肝组织工程支架的血纤维和聚乳酸,用于泌尿系

统的聚乙醇酸等。

十三、用于组织工程的新肽生物材料支架

1、自然来源的材料

几种自然来源的动物产物如基于胶原蛋白的生物支架,它们的衍生物和生物相容性同聚物已用于细胞吸附的支架。

2、合成的肽生物材料支架

合成生物材料的最大优点是他们能被设计成符合特定的需要的东西。

通过插入能促进细胞吸附的生物活性基序的例子表明了这样设计的可塑

3、组织工程和修复

生物材料已广泛用于组织工程。最近在生物材料和细胞相互作用的工作集中在空腔(膀胱)和骨组织工程的生物材料的物理特性和维度。

4、设计更好的人工肽生物材料支架

未来在合成的生物材料支架的工作将注重具有更复杂的材料几何构象和诸如更强的抗拉能力的生物材料的设计。将生物活性基序插入肽生物

材料中将刺激编织这些材料成良好结构的处理过程的发展。

十四、组织工程面临的挑战

1、寻找生产细胞和组织的最佳途径远非一帆风顺的事情

我们还不能从骨髓中分离出于细胞和起源细胞的培养物而同时又不让结缔组织细胞如成纤维细胞混入其中

科学家必须开发出在所谓生物反应器中大量培育细胞的更加先进的方法

2、了解怎样调节细胞行为是又—个重大挑战。

制造可生物降解并且不会诱导瘢痕组织形成的新材料是组织工程的一个新兴领域,它提出了许多挑战

3、开发组织保存新方法以确保组织工程产品在从工厂到手术室的途中以良好的功

能状态存活,且不会在移植过程中死去

骨组织工程

骨组织工程 骨组织工程本质上说,就是用一个有利于细胞黏附和保持其功能的支架,在特定的骨诱导因子作用下,与富含骨始祖细胞共同作用。但是,到今天,能够血管化,具有一定力学强度的能促进骨传导和骨诱导的构造物也仅仅只是理论上的证明。 对细胞功能,细胞外基质形成的了解对我们制备有利于细胞吸附,保持细胞功能的支架是非常重要的。随着人口老年化问题的突出,一些由疾病或者外伤引起的组织缺损极大的降低了人民的生活质量,在临床上,人工关节的置换在治疗风湿性关节炎,骨关节炎以及骨质疏松症方面取得不错的效果,也极大的提高病人的生活质量,但是由于侵蚀作用,力学性质的改变等也会导致非常严重的后果。临床上也期望能发展一种能促进骨组织在生的新的治疗方法,即通过骨组织工程来制备一种“活的”,能与周围正常组织相互作用的修补物。 一般用来产生新组织的方法,是通过合适的三维支架在生物反应器内,让从活体组织中取得细胞进行增殖。一般生物反应器可以通过一个半透膜来进行气体交换,通过旋转来获得微重力环境以及构建组织生长微环境。 另外的一种方法就是将没有接种上细胞的支架放到体内,让周围的细胞向其扩散生长或者在植入几天后将细胞注射到支架上,即将人体作为一种天然的生物反应器。 一般来说,对于骨组织工程来说,一般可以分为六个阶段, 1,制造可吸收的支架。 2,在静态的环境下,将成骨细胞或者软骨细胞接种到支架上面。 3,在动态的环境中培养改组织。 4,将成熟的组织在接近生理条件下进行培养,生物反应器。

5,进行手术移植。 6,对移植后的组织工程支架进行观察,是否被肌体同化或者需要重新建立。 临床需求 骨折的治疗一直是社会经济学关心的问题,在英国每年在这个方面的发费达9亿英镑,并且随着老年化问题的不断突出,费用在逐步增加。每年在英国有150,000例由于骨质疏松导致的骨折。特别是股骨头骨折具有更高的致残率和死亡率,一般来说不到一半的病人在手术后能回家生活。30%到50%的臀部骨折患者需要再次进行手术效正,同时有很大部分的别人需要进行骨修补。由于在重建手术方面,技术和方法上的缺少,使得能够通过骨组织工程而受益的病人数目大大增加。很显然,在一些缺损修补手术中,我们需要具有更好生物相容性,能与天然组织相互作用的整形外科移入物, 目前使用的治疗方法包括自体移植法和同种异体移植方法,他们主要使用血管化的腓骨和髂骨顶部以及其他部位的骨骼。虽然这是整形外科常用的方法,但是它们仍有许多限制条件。自体移植,一般来自髂骨顶部,成本很高,并且受病人供体部位的健康状态影响;异体移植容易产生感染或者其他的疾病。 大体上,组织工程包含3个要素,1干细胞或者前体细胞,2适当的生物学支架,3生长因子。这个3个方面的任何一个方面的限制或者发展都会对组织工程产生一定的影响。 干细胞 长期以来人们就认识到骨组织具有很强的再生能力,因为其内部细胞具有一些干细胞的性质。这些多功能基质干细胞主要位于骨髓中,它们能分化为纤维原细胞,成骨细胞,破骨细胞,以及组织网状细胞。并且由这些干细胞产生的能演变成特定细胞株的始祖细胞似乎可以在外观上转变。对于很多种物种来说,通过移植,在体外进行扩增的骨髓细胞可以治疗小的骨缺损并且产生新的成骨组织。特别是人

骨组织修复材料

生物材料——骨组织工程讨论组织工程(Tissue Engineering)是近年来正在兴起的一门新兴学科,组织工程一词最早是由美国国家科学基金会1987年正式提出和确定的。它是应用生命科学和工程学的原理与技术,在正确认识哺乳动物的正常及病理两种状态下结构与功能关系的基础上。研究、开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态生物替代物的科学。 组织工程的核心就是建立细胞与生物材料的三维空间复合体,即具有生命力的活体组织,用以对病损组织进行形态、结构和功能的重建并达到永久性替代。共基本原理和方法是将体外培养扩增的正常组织细胞,吸附于一种生物相容性良好并可被机体吸收的生物材料上形成复合物,将细胞-生物材料复合物植入机体组织、器官的病损病分,细胞在生物材料逐渐被机体降解吸收的过程中形成新的在形态和功能方面与相应器官、组织相一致的组织,而达到修复创伤和重建功能的目的。 骨组织构建 构建组织工程骨的方式有几种:①支架材料与成骨细胞;②支架材料与生长因子;③支架材料与成骨细胞加生长因子。 生长因子通过调节细胞增殖、分化过程并改变细胞产物的合成而作用于成骨过程,因此,在骨组织工程中有广泛的应用前景。常用的生长因子有:成纤维细胞生长因子(FGF)、转化生长因子(TGF-ρ)、胰岛素样生长因子(IGF)、血小板衍化生长因子(PDGF)、

骨形态发生蛋白(BMP)等。它们不仅可单独作用,相互之间也存在着密切的关系,可复合使用。目前国外重点研究的项目之一,就是计算机辅助设计并复合生长因子的组织工程生物仿真下颌骨支架。有人采用rhBMP-胶原和珊瑚羟基磷灰石(CHA)复骨诱导性的骨移植、修复大鼠颅骨缺损,证实了复合人工骨具有良好的骨诱导性和骨传导性,可早期与宿主骨结合,并促进宿主骨长大及新骨形成。用rhBMP-胶原和珊瑚复合人工骨修复兔下颌骨缺损,结果显示: 2个月时,复合人工骨修复缺捐赠的交果优于单纯珊瑚3个月时,与自体骨移植的修复交果无明显差异。 目前,用组织工程骨修复骨缺损的研究,已从取材、体外培养、细胞到支架材料复合体形成等都得到了成功。有人用自体骨髓、珊瑚和rhBMP-2复合物修复兔下颌骨缺损,结果表明:术后3个月,单独珊瑚组及空白对照组缺损未完全修复;珊瑚-骨髓组和珊瑚-rhBMP-2组及单独骨髓组已基本修复了缺损;而骨髓、珊瑚和rhBMP-2复合物组在2个月时缺损即可得到修复。我们用骨基质成骨细胞与松质骨基质复合物自体移植修理工复颅骨缺损的动物实验,也取得了满意的治疗效果。 带血管蒂的骨组织工程是将骨细胞种植于预制带管蒂的生物支架材料上,将它作为一种细胞传送装置。我们将一定形状的thBMP-2、胶原、珊瑚复合物植入狗髂骨区预制骨组织瓣,3个月时,复合物已转变成血管化骨组织。

骨组织工程支架材料的研究现状与应用前景_马新芳

中国组织工程研究 第18卷 第30期 2014–07–16出版 Chinese Journal of Tissue Engineering Research July 16, 2014 Vol.18, No.30 ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH 4895www.CRTER .org 马新芳,女,1993年生,河南省项城市人,汉族,大连大学本科在读,主要从事骨组织工程研究。 通讯作者:张静莹,讲师,大连大学医学部,辽宁省大连市 116622 doi:10.3969/j.issn.2095-4344. 2014.30.022 [https://www.wendangku.net/doc/431941914.html,] 中图分类号:R318 文献标识码:A 文章编号:2095-4344 (2014)30-04895-05 稿件接受:2014-06-10 Ma Xin-fang, Medical School of Dalian University, Dalian 116622, Liaoning Province, China Corresponding author: Zhang Jing-ying, Lecturer, Medical School of Dalian University, Dalian 116622, Liaoning Province, China Accepted: 2014-06-10 骨组织工程支架材料的研究现状与应用前景 马新芳,张静莹(大连大学医学部,辽宁省大连市 116622) 文章亮点: 1 此问题已知的信息:在骨组织工程的研究中,发现组织工程骨血管化能够提供细胞生长的氧气和营养物质,并起到促进机体代谢的作用,因此血管化的形成是骨组织工程能否成功的关键问题之一。 2 文章增加的新信息:①明确了骨组织工程血管化的形成很大程度上依赖于具有合适性能的支架材料。②根据骨组织工程支架材料目前的发展现状做出分类。③着重介绍新型复合支架材料的研究现状。 3 临床应用的意义:合适的支架材料能够最大程度的实现骨组织工程的血管化,从而实现新骨的形成以修复骨缺损。而目前各种支架材料的缺陷限制着骨组织工程的发展和临床应用,但随着新型支架材料的出现和人们不断地研究,骨组织工程的难题定能得到突破,并实现在临床上的应用。 关键词: 生物材料;骨生物材料;骨组织工程;支架材料;复合支架;血管化 主题词: 组织工程;支架;综述 基金资助: 中国博士后科学基金面上项目(2014M551097);辽宁省教育厅基金(2013481);辽宁省博士启动基金 (20141198);大连市科技计划项目(2013E11SF057) 摘要 背景:目前组织工程骨修复骨缺损在临床应用中较为关键的问题是建立血管网,为新骨的形成提供氧气及营养物质,并为机体提供代谢途径。 目的:综述近年组织工程骨支架材料的特点,并着重介绍复合支架材料的研究现状。 方法:以“骨组织工程,血管化,支架材料,复合支架材料”为中文检索词,以“bone tissue engineering , vascularization ,scaffold ,composite scaffold ”英文检索词,应用计算机在中国期刊全文数据库和PubMed 数据库检索2001年1月至2014年1月的相关文章,将所有文章进行初步筛选后,对保留的文章进一步详细分析、归纳并总结。 结果与结论:按照组织工程骨支架材料的来源不同,可将其分为人工合成材料、天然衍生材料和复合支架材料,单一支架材料难以作为最理想的材料修复骨缺损,复合支架材料能在不同程度上弥补单一支架材料的缺陷,因此近年来组织工程支架材料的发展由单一材料发展为复合材料,并呈现人工合成材料与天然材料有机结合的趋势。但复合支架材料在临床应用中仍然有许多尚待解决的问题,主要有控制复合材料比例,使材料降解速率与组织细胞的生长速率相适应,保持复合材料的多孔隙和高机械强度。 马新芳,张静莹.骨组织工程支架材料的研究现状与应用前景[J].中国组织工程研究,2014,18(30):4895-4899. Development of bone tissue engineering scaffold materials Ma Xin-fang, Zhang Jing-ying (Medical School of Dalian University, Dalian 116622, Liaoning Province, China) Abstract BACKGROUND: Bone tissue engineering is the most promising way to treat bone defects at present. The key problem is to construct vascular networks which can provide oxygen and nutrients for new bone, and thereby provide a way for the body metabolism. OBJECTIVE: To review the characteristics of bone tissue engineering scaffold materials and to introduce the development of composite scaffold materials. METHODS: With the key words of “bone tissue engineering, scaffold, vascularization, composite scaffold” in Chinese and in English, respectively, a computer-based search was performed for articles published in CNKI and PubMed databases from January 2001 to January 2014. After the initial screening, the reserved articles were further detailed, summarized and concluded. RESULTS AND CONCLUSION: According to the different sources, the bone tissue engineering scaffold materials can be divided into artificial materials, natural derivatives and composite scaffold materials. Single scaffold is difficult to be the most ideal material for repair of bone defects, while composite scaffold can make up for the defects of the single scaffold to different degrees. Therefore, in recent years, the bone tissue engineering scaffolds have developed from single to composite scaffolds and there is the trend of organic combination of artificial materials and natural derivatives. However, composite scaffolds have many problems to be solved in the clinical

最新骨组织工程与再生医学

骨组织工程与再生医学,是指体外构建人工骨组织或者利用生物装置、植人生物材料来刺激骨原细胞或干细胞分化,维持和促进成骨细胞增殖,以重建缺损的骨组织。骨组织工程与再生医学依赖于多个因素,主要包括细胞、生长因子、生物支架和稳定的机械环境。自体骨和同种异体骨移植可满足以上要求,但两者均存在不足之处:自体骨骨量极为有限,并且增加了手术部位和伤口愈合期并发症心1;同种异体骨移植可能引发慢性炎症,甚至产生免疫排斥反应。因此,骨移植修复术的不足促进了人工骨修复生物材料的发展。譬如,已对羟基磷灰石(HA)、A.W玻璃陶瓷、壳聚糖、胶原以及复合材料等已在骨损伤修复中的应用开展了广泛研究‘3川。 甲壳素,又名甲壳质、几丁质,化学名称为聚N.乙酰葡萄糖胺,主要存在于甲壳类动物虾、蟹、昆虫的外壳及高等植物的细胞壁中,是世界上第二丰富的天然生聚合物”“1。壳聚糖是甲壳素脱乙酰基的衍生物,又名几丁糖,具有良好的生物相容性、生物可降解性。大量研究已证实,壳聚糖还具有抗菌‘71、止血、促进伤口愈合‘引、促进骨再生‘的生物学效应,也可与胶原、HA、二氧化硅等复合制备成为薄膜、海绵、可注射型水凝胶形式,应用于骨组织修复领域。 但是,采用常规方法制备的壳聚糖多孔支架的之处在于材料的综合力学性能差,对成骨细胞刺激效应以及促进成骨细胞分化相关生长因达的效应低¨“。为了弥补这些缺陷,纳米材料应用于骨损伤修复领域。纳米材料指某一维有1~100nm尺寸的材料,具有高表面积体积在骨损伤修复领域具有广泛的应用前景¨3|。基前壳聚糖纳米材料在骨损伤修复中的广泛研取得的相关成果,下面就壳聚糖以及所涉及的纤维支架、纳米粒子和纳米复合支架材料的制法以及在骨组织工程与再生医学领域的研究综述。 壳聚糖纳米纤维的制备方法包括静电纺丝法¨4|、自组装法¨副和热诱导相分离法¨引等,其中静电纺丝法的应用较多。壳聚糖纳米粒子的制备方法有离子交联法、聚电解质复合法、乳化交联法、乳化液滴聚集法、乳化溶剂扩散法、反向微乳法等。 壳聚糖纳米复合材料 磷酸钙是一类包括天然骨组织细胞外无机矿物基质主要成分在内的无机化合物,其最稳定的一种形式是HA,骨骼中的无机矿物为碳酸化羟基磷灰石(cHA)。人们已经发现,不少磷酸钙均可作为骨移植材料植入骨缺损区,逐渐被新形成的骨组织所取代,具有良好的骨引导性。 在骨组织工程与再生医学中,生物支架的性能至关重要。良好的生物相容性、可降解性、高孔隙率、具有一定的机械稳定性和骨引导性等,是骨组织工程中生物支架所应满足的基本要求旧8|。壳聚糖生物支架具有极好的生物相容性,在体内可被溶菌酶等降解为无毒的低聚糖,被人体吸收利用;生物支架具有大孔径及高的孔隙率,可引导组织中的细胞在其表面及支架内部黏附生长增殖,并利于血管形成及骨基质矿化物的形成。但其机械强度相对较低,本身不具有骨诱导性,对细胞生物活性较低。随着材料科学和生命科学的发展,发现纳米纤维支架和纳米复合生物支架可以克服这些缺点。 作为外源基因的递送载体壳聚糖带正电荷氨基可以和带负电荷DNA分子通过聚电解质复合法制备成纳米粒子,作为外源基因的递送载体,通过转染到体内细胞经基因表达 而发挥其生物性能,是骨再生医学基因治疗中的有效载体。 组织工程学是研究和开发对人体病损组织或器官结构、功能进行修复和改善的生物活性替代物的一门科学。组织工程技术包括三个要素:细胞、支架和生长信息。支架是对细胞外基质(ECM)的结构功能的仿生,在组织工程中起到结构支撑和模板作用,为细胞提供寄宿、

工程组织结构图

工程组织结构图 项目经理的职责:项目经理是工程的领导者和施工生产指挥者,负责工程的全面工作。组织做好工程施工准备工作、对工程现场施工进行全面管理,完成公司下达的施工任务. 组织编制工程施工进度计划、做好工程施工进度实施安排,确保工程施工进度,抓好工程施工质量及材料质量的管理,保证工程施工质量 。 技术总工:主持工程项目质量管理日常工作,制定单位工程质量目标,管理实施办法,安排、督促、指导质量实施情况,及时解决施工现场存在的问题,提出处理意见,全面负责施工现场质量管理工作,下达给现场专业工程师,监督监理单位、施工单位实施。负责审定设计院、监理公司提交的设计、图纸、方案等工程技术资料,提出修改意见,负责工程项目施工组织设计和施工方案的审定,提出合理施工要求,负责控制工程项目的施工质量、进程、安全管理,质量管理目标控制,监督检查、验收分部分项工程验收;掌握工程质量动态,解决施工中存在的质量问题。 (1)技术员:负责技术工作,协助技术总工完成工程技术管理工作任务,熟悉相关图纸、规范、标准,做好所辖范围内的技术服务工作。协助技术总工按技术规程、施工规范、质量标准的要求进行各项施工技术方案、进度计划的编制、实施和优化工作,全过程、全方位跟班作业,纠正施工中安全、质量、工序、文明施工等方面存在的问题,发现重大质量隐患立即停工并报告上级。负责检查各参建单位的施工工序、技术安全措施等,核对图纸,核实工程数量,掌握了解工程进度. (2)施工员:负责公司工程的施工质量、施工安全、施工进度及施工现场的管理工作,确保工程质量满足业主要求,负责对施工队伍的管理,确保其施工技术水平,严格按施工方法施工,定期监督检查质量,确保施工质量,施工前应彻底弄清楚图纸的各项要求,做好施工前的交底工作,根据工程需要组织已签订劳动合同的施工班组,协调好各班组的工作,对各班的工人严格要求,确保施工质量,一旦出现差错立即予纠正,做好工序交接手续,避免因此影响下道工序的进行,施工中严格控制材料的使用,鼓励节约,反对浪费,避免不必要损失。 (3)安全员:认真贯彻执行安全技术操作规程、安全文明施工规则,落实安全设施的设置,对施工全过程的安全进行监督。在检查安全过程中,对照施工组织设计、施工方案和安全技术规范,检查发现危险源和事故隐患,有权先令其采取措施,再报告有关领导,并积极协助和参加对该情况的处理。组织现场安全教育和全员安全活动,监督检查劳保用品质量和正确使用,有权制止违章指挥、违章作业、违反劳动纪律的行为。 (4)采购员:熟练掌握工地所需各种材料的规格,色泽、质量、等级要求多方探讨,尽量做到货比三家,价廉物美,在保证质量的前提下考虑合理的价格进行采购,以公司的利益为重,增强职业道德意识。禁止以任何方式损公肥私,收受商家回扣。对工地所需材料,应督促工地班组提前柒天开具材料单,经项目经理认可后,有计划地安排采购,保证所需材料及时准确地送抵工地,凡采购的材料入库,均须办理入库手续,由材料管理员验收。对所采购的材料,应要求供货商随货配送产品合格证及质保书,为甲方和工程验收提供有效凭证。 (5)材料管理员:物资要合理放置,要给物资进仓具备场所。库存物资要规格化排列,做到标识明显,品种、规格清楚,一目了然,随要随到,保持库容整洁美观,物资入出库手续要

工程管理组织机构和施工资料管理措施

第十章项目管理组织机构和施工资料管理措施 第一节项目施工组织机构组成情况 一、机构人员配备说明 由于本工程要求质量高,接到中标通知后,我单位立即组建施工现场的管理机构。项目部实行项目经理责任制,项目经理由具有相应资质的优秀项目经理担任,按项目法要求,全面组织实施合同工程的管理。 1、项目经理以工程队为基本作业单位,根据工程需要投入各项专业施工队负责全合同段的所有工程项目施工,根据我公司程序文件及其他相关文件的要求,组成项目经理部的各级管理成员,均优先选用本公司内具有较高专业素质和施工经验的管理人员,且大部分管理人员均经过多个同类工程的施工管理实践,团结协作,思想稳定,配合默契。 2、机构组建原则 精干、高效 部门设置能覆盖项目建设的工作范围; 人员配备强调专业对口,数量满足工作需要,挑选思想品德好、技术素质高、业务熟练、有丰富实践经验的技术干部; 执行ISO9001标准,建立系统化管理,以横向管理为主。 按流水施工作业法组织为主,辅以平行施工作业法,组织施工作业队。 管理模式:实施项目经理负责制,项目经理部所有人员都与现任公司的各项工作脱钩,确保参与此工程建设的人员均为专职人员。 4、施工组织机构 为实现管理目标,同时便于对内管理、对外协调,项目经理部设项目经理一名,副经理1名、总工程师一名,项目经理部下设工程技术部、安全质量部、财务部、物资管理部、机电管理部、综合办公室六部一室共六个职能部门。项目经理全权负责本工程项目的组织、实施管理,项目部下设施工作业队。 各职能部门配置相应的管理人员,下设专业施工作业队,劳动力组织调配由项目经理部根据施工现场、施工进度和工程量确定各作业队的劳动力配置,各施工作业队之间既分工又相互协调。

机械工程材料总复习全全资料

机械工程材料复习 第一部分 基本知识 一、概述 ⒈目的 掌握常用工程材料的种类、成分、组织、性能和改性方法的基本知识(性能和改性方法是重点)。 具备根据零件的服役条件合理选择和使用材料; 具备正确制定热处理工艺方法和妥善安排工艺路线的能力。 ⒉复习方法 以“材料的化学成分→加工工艺→组织、结构→性能→应用” 之间的关系为主线,掌握材料性能和改性的方法,指导复习。 二、材料结构与性能: ⒈材料的性能: ①使用性能:机械性能(刚度、弹性、强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性); ②工艺性能:热处理性能、铸造性能、锻造性能、机械加工性能等。 ⒉材料的晶体结构的性能:纯金属、实际金属、合金的结构(第二章); 纯金属:体心立方(e F -α)、面心立方(e F -γ),各向异性、强度、硬度低;塑性、韧性高 实际金属:晶体缺陷(点:间隙、空位、置换;线:位错;面:晶界、压晶界)→各向同性;强度、硬度增高;塑性、韧性降低。 合金:多组元、固溶体与化合物。力学性能优于纯金属。 单相合金组织:合金在固态下由一个固相组成;纯铁由单相铁素体组成。 多相合金组织:由两个以上固相组成的合金。

多相合金组织性能:较单相组织合金有更高的综合机械性能,工程实际中多采用多相组织的合金。 ⒊材料的组织结构与性能 ⑴。结晶组织与性能:F、P、A、Fe3C、Ld; 1)平衡结晶组织 平衡组织:在平衡凝固下,通过液体部的扩散、固体部的扩散以及液固二相之间的扩散使使各个晶粒部的成分均匀,并一直保留到室温。

2)成分、组织对性能的影响 ①硬度(HBS):随C ﹪↑,硬度呈直线增加, HBS 值主要取决于组成相C F e3的相对量。 ②抗拉强度(b σ):C ﹪<0.9%围,先增加,C ﹪>0.9~1.0%后,b σ值显著下降。 ③钢的塑性(δ ?)、韧性(k a ):随着C ﹪↑,呈非直线形下降。 3)硬而脆的化合物对性能的影响: 第二相强化:硬而脆的化合物, 若化合物呈网状分布:则使强度、塑性下降; 若化合物呈球状、粒状(球墨铸铁):降低应力集中程度及对固溶体基体的割裂作用,使韧性及切削加工性提高; 呈弥散分布于基体上:则阻碍位错的移动及阻碍晶粒加热时的长大,使强度、硬度增加,而塑性、韧性仅略有下降或不降即弥散强化; 呈层片状分布于基体上:则使强度、硬度提高,而塑性、韧性有所下降。

工程采购部组织结构及工作职责

工程采购部组织结构及工作职责 一、采购部组织结构:编制4人 二、采购部职责: 根据公司经营目标和工作计划,负责将开发项目所需的材料(设备)等及时到位,满足工程项目的需求。具体工作职责如下: 1、制定并完善公司采购管理制度、工作流程并贯彻执行; 制定并完善公司常用材料的统一采购标准及进场验收标准; 3、负责市场调查,了解市场行情,掌握建材价格; 4、开展供应商调查,建立、管理供应商目录和档案; 5、根据工程进度和材料需求计划,制定材料(设备)采购计划; 6、参与材料(设备)等采购合同的制定;

7、参与大型设备的选型、定性审核; 8、协助工程部开展采购材料(设备)的质量检验工作; 9、审核材料设备价格,报主管领导审批; 10、负责材料(设备)的采购管理、运输管理和交货管理工作; 11、做好材料(设备)资料的收集、整理; 12、及时将有关合同、文件资料收集汇总归类,统一交档案室存档。 三、各岗位员工岗位职责: (一)采购部经理/主管岗位职责: 1、根据公司项目开发计划及图纸要求,组织编写采购计划; 2、组织采购工作:选择合适的供应商,组织采购、商务谈判,确定合作方; 3、负责市场定价:组织市场调研工作,对调研数据结果进行科学的分析和处理,最终封样定价; 4、负责组织材料、设备的进场验收及移交工作; 5、负责甲供材料设备款的支付审核; 6、负责组织对供应商进行考察、评价、选择,编制合格供应商名录; 7、对供应商的经营状况、技术发展水平、供货情况、售后服务情况进行跟踪和评价,及时整理修改动态的合格供应商名录; 8、搜集并了解与公司相关的新材料,开拓新材料的供货渠道和新产品的信息资料收集; 9、搜集并熟悉市场价格动向,为成本预算提供市场参考价格; 10、协助项目现场检查供应商的售后服务; 11、负责部门的管理、部门员工的工作分工及培训工作。 (二)采购专员岗位职责

【材料课件】工程材料教案

《工程材料》教案 前言 “学校是培养人才的重要园地,教育是崇高的社会公益事业”。“教育是一个系统工程,要不断提高教学质量和教育水平……”。“学校的根本任务是培养人才,培养社会主义的建设者和接班人,而教学工作是人才培养的中心环节之一。因此,教学工作是学校的中心工作”。作为大学教师如何落实党和国家交给我们培养四有人才的伟大使命,这是每一个燕山大学教师值得深思的问题。教学质量是高等学校的生命线,而教学及教学研究、课程建设则是每个教师重要的日常工作,加强课程建设积极开展教学研究迅速提高教学质量则是直接关系到能否培养出合格的社会主义的建设者和接班人的大问题,在倡导“加强基础,拓宽专业,提高能力,素质教育”的今天,课程建设及教学研究显得尤其重要。 《工程材料》是我校材料工程学院金属材料系为全校机械类冷、热加工各专业共计30多个班开设的校级必修课,也是机械类冷、热加工各专业重要的技术基础课。本课程的任务是从机械工程材料的应用角度出发,阐明工程材料的基础理论,了解材料的化学成分、加工工艺、组织结构与性能之间的关系;介绍常用工程材料及其应用等基本知识。本课程的目的是使学生们通过课堂教学和实验教学,掌握工程材料的基本理论及基本知识和实验技能,具备根据机械零件使用条件和性能要求,对结构零件进行合理的选材及制定零件加工工艺路线的初步能力。 纵观工程材料所含内容可知,该课程内容较为庞杂。具有三多一少的特点;即所谓内容头绪多(含材料结构、钢的热处理原理及工艺、非金属材料、金属材料等等)、原理规律多(涉及原理、规律几十个)、概念定义多、以及理论计算少(除相图计算外,基本没有计算的内容)。由于该课程具有上述特点,加之有些微观结构看不见、摸不到,而且课程内容枯燥、乏味,因此,教师感到难教,学生感到难学。为搞好燕山大学“工程材料”课程建设,以利于提高“工程材料”今后教学质量及课程建设,特撰写本教案。 第一部分总纲 一、课程性质及教学目的: 工程材料是机械制造、机械设计、机械电子等机械类和近机类各专业的技术基础课。其目的是使学生获得有关工程结构和机械零件常用的金属材料和非金属材料的基础理论知识,并使其初步具备根据零件工作条件和失效方式合理选择与使用材料,正确制定零件的冷、热加工工艺路线的能力。 二、课程内容: 一)课堂教学内容 1. 工程材料的基本理论。即材料的结构与性能、金属材料的组织与性能控制(纯金属凝 固、合金凝固、金属塑变与再结晶、钢的热处理、钢的合金化)。 2. 工程材料。即金属材料(工业用钢、铸铁、有色金属及合金)、高分子材料、无机非金 属材料、复合材料、功能材料、纳米材料。 3. 机械零件的失效、强化与选材。即零件的失效与强化,零件的选材及工程材料应用。 二)实验教学内容(选作4学时) 实验一:金相显微镜的使用与Fe-Fe3C平衡组织观察 实验二:铁碳合金非平衡组织观察。 实验三:热处理工艺操作。

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