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关键词： 组织/器官灌流   病理机制   活性成分筛选   药效   机制   药物代谢   器官/组织移植   动物模型  

摘要： 背景:组织/器官作为一个重要的生理和功能单元,应用于实验灌流研究已有200多年的历史。如今,组织/器官灌流技术已广泛应用于中药生物活性成分筛选、药效学与机制、药代动力学、病理机制、癌症局部治疗、组织/器官移植、组织/器官固定、细胞制备、代谢产物制备等领域。目的:对组织/器官灌流技术的实验方法、影响因素及应用进展进行综述,为其实验应用提供参考。方法:检索和分析中国知网和PubMed数据库2025年9月之前发表的相关文章,以“心脏灌流,脑灌流,肝脏灌流,肾脏灌流,肠灌流,肺灌流,神经灌流,肢体灌流”为中文检索词,以“heart perfusion/cardiac perfusion,brain perfusion,liver perfusion,kidney perfusion,intestinal perfusion,lung perfusion,neural perfusion/nerves perfusion,limb perfusion,forelimb perfusion,hindlimb perfusion,rat,rabbit”为英文检索词,排除临床试验、重复性文献和非相关文献,共筛选出86篇文献进行综述分析。结果与结论:①组织/器官灌流技术是连接细胞实验与整体动物实验的中间桥梁,它提供了一个能够精准控制实验条件、规避活体复杂因素干扰的研究平台,在生命科学基础与应用研究中具有重要地位。②尽管不同组织/器官的灌流在操作流程上具有共性,但其成功应用高度依赖于针对特定器官的生理功能和解剖结构进行参数优化(如灌流液成分、流速等),具有基本原理相同、具体应用不同的特点。③灌流技术应用领域广阔,覆盖从新药研发到病理机制探索等多个层面,它的应用又极具针对性,例如,肠灌流用于药物吸收、肝灌流用于代谢研究、肾灌流用于排泄机制,充分发挥了不同靶器官的独特生理功能。④灌流技术本身在不断革新,从经典的Langendorff模型发展到更接近生理的“工作心脏”模型。当前,它正与转基因动物模型、器官芯片及类器官等前沿技术结合,向着更精准、更人性化的方向发展。

关键词： 椎间盘退变   金属蛋白酶类组织抑制剂   基质金属蛋白酶   表观遗传调控   基因治疗   机械应力   氧化应激   炎症反应  

摘要： 背景:椎间盘退变是盘源性疾病的核心病理机制,核心特征为细胞外基质代谢失衡。金属蛋白酶组织抑制剂作为基质金属蛋白酶的内源性拮抗剂,通过调控细胞外基质稳态在椎间盘退变中发挥关键作用,但各亚型特异性功能、信号通路交互及表观遗传调控机制尚未系统阐明。目的:综述金属蛋白酶组织抑制剂在椎间盘退变过程中的表达变化、功能异质性及调控网络,重点阐明金属蛋白酶组织抑制剂在氧化应激、机械负荷及炎症微环境中的分子机制和信号通路,并评估基于金属蛋白酶组织抑制剂基因治疗等策略的转化潜力。方法:由第一作者检索PubMed、Web of Science、Embase、中国知网、万方等数据库,文献检索时限为各数据库建库至2025年3月,以“椎间盘退变,椎间盘退行性变,椎间盘退化,金属蛋白酶类组织抑制剂,信号通路”为中文检索词,以“Tissue Inhibitor of Metalloproteinases,Tissue Inhibitor of Metalloproteinase,TIMPs,Intervertebral disc degeneration,Disc degeneration,Degenerative Disc Disease,Degenerative Intervertebral Discs”为英文检索词,最终选取符合标准的76篇文献进行综述。结果与结论:①金属蛋白酶组织抑制剂亚型功能:金属蛋白酶组织抑制剂1呈双向调节(早期保护/晚期耗竭);金属蛋白酶组织抑制剂2通过抑制基质金属蛋白酶活性维持细胞外基质稳态,其异常表达可激活促凋亡信号通路(如miR-185-5p/基质金属蛋白酶2轴及炎症因子介导的基质金属蛋白酶/金属蛋白酶组织抑制剂失衡);金属蛋白酶组织抑制剂3通过抑制基质金属蛋白酶活性、肿瘤坏死因子α转化酶/肿瘤坏死因子α轴及血管新生发挥多维度保护作用;金属蛋白酶组织抑制剂4受miR-155-5p/成纤维细胞生长因子2调控参与细胞外基质稳态;②表观遗传重编程机制:异常机械应力通过WTAP/YTH结构域家族蛋白2-m6A轴降解金属蛋白酶组织抑制剂3 mRNA,而miR-222靶向抑制金属蛋白酶组织抑制剂3协同加速细胞外基质降解;③多模式治疗策略:光生物调节(波长特异性调控金属蛋白酶组织抑制剂/基质金属蛋白酶)、干细胞外泌体(miR-199a/GREM1轴)及鸢尾素干预可重构基质代谢平衡。此综述总结“金属蛋白酶组织抑制剂功能网络失衡”理论框架,揭示其作为椎间盘退变核心驱动因素的多层次调控特性,为开发靶向表观遗传修饰、力学-生物学耦合干预的精准治疗提供理论依据。

关键词： 慢性阻塞性肺疾病   频繁住院   危险因素   肺功能   弥散功能  

摘要： 背景:了解慢性阻塞性肺疾病患者的肺组织修复特征和危险因素对于改善疾病管理及提高患者生活质量至关重要,现有临床指标无法精确定量评估频繁住院患者的组织修复潜力和疾病进展风险。目的:基于计算机模拟与病例验证对慢性阻塞性肺疾病肺组织修复机制进行风险预测模型分析,进而促进慢性阻塞性肺疾病患者的肺组织修复/再生、减少频繁住院次数并提高生活质量。方法:收集2022-10-01/2023-10-01因慢性阻塞性肺疾病在北京京煤集团总医院住院治疗的200例患者的病历资料,根据此次出院后1年内因慢性阻塞性肺疾病而住院治疗的次数分组,其中100例患者1年内住院治疗≥2次计入频繁住院组,100例患者1年内住院治疗<2次计入非频繁住院组。收集两组患者的一般临床资料、肺功能、血气分析、血液学等指标并进行对比分析,将结果中P<0.05的指标采用逐步法纳入多因素Logistic回归模型分析影响出院1年内再住院的危险因素。应用受试者工作特征曲线的曲线下面积评估临床危险因素模型对影响1年内再住院危险因素的预测效能。结果与结论:①肺功能:两组患者在第1秒用力呼气容积占预计值百分比、用力肺活量、用力肺活量占预计值百分比,第1秒用力呼气容积占用力肺活量百分比、残气量/肺总量比值、肺一氧化碳弥散量、单位肺泡容积一氧化碳弥散量等方面相比差异有显著性意义(P<0.05);②血气分析:两组患者的氧分压、二氧化碳分压、血氧饱和度和呼吸衰竭类型相比差异有显著性意义(P<0.05);③血液学指标:两组患者的中性粒细胞绝对值、D-二聚体值、淋巴细胞绝对值、中性粒细胞百分比、红细胞分布宽度相比差异有显著性意义(P<0.05);而两组患者的嗜酸粒细胞百分比值、纤维蛋白原值、嗜酸粒细胞绝对值相比差异无显著性意义(P>0.05);④Logistic回归分析显示,第1秒用力呼气容积占预计值百分比(OR=1.01,95%CI:1.004-1.017,P=0.011)、肺一氧化碳弥散量(OR=2.28,95%CI:1.270-3.025,P=0.004)、Ⅰ型呼吸衰竭类型(OR=3.15,95%CI:2.414-5.947,P=0.001)、Ⅱ型呼吸衰竭类型(OR=7.03,95%CI:1.688-8.604,P=0.001)、红细胞分布宽度(OR=1.50,95%CI:0.65-3.44,P<0.0001)是慢性阻塞性肺疾病患者频繁住院的危险因素;⑤受试者工作特征曲线的曲线下面积分析结果显示,当第1秒用力呼气容积占预计值百分比低于52.9%时,慢性阻塞性肺疾病患者频繁住院的风险增加;当肺一氧化碳弥散量低于4 mmol/(min·kPa)时,慢性阻塞性肺疾病患者频繁住院的风险增加;存在Ⅰ型呼吸衰竭的慢性阻塞性肺疾病患者频繁住院的风险增加;当红细胞分布宽度高于14.5%时,慢性阻塞性肺疾病患者频繁住院的风险增加;⑥Logistic回归模型及受试者工作特征曲线分析结果显示,弥散功能严重受损、合并呼吸衰竭和红细胞分布宽度升高等因素是慢性阻塞性肺疾病患者频繁住院的主要危险因素;早期识别并及早干预这些因素对于改善患者肺组织修复潜力、预测疾病进展风险及提高生活质量具有重要意义。

关键词： 组织透明化技术   脊髓损伤   大鼠模型   三维成像   神经细胞核免疫荧光标记   组织构建  

摘要： 背景:研究表明,组织透明化技术能够对脊髓损伤区域的神经元进行三维可视化,清晰地呈现神经元的形态变化,包括细胞体萎缩、树突断裂以及轴突退行性改变等。目的:系统评估组织透明化技术在大鼠慢性脊髓损伤模型中的应用潜力。方法:将36只雌性SD大鼠随机均分为正常组(n=12)、假手术组(n=12)和手术组(n=12),正常组不进行任何处理,假手术组C_(5)-C_(7)椎管内植入聚乙烯醇丙烯酰胺互穿网络水凝胶后立刻取出,手术组C_(5)-C_(7)椎管内植入聚乙烯醇丙烯酰胺互穿网络水凝胶压迫脊髓建立慢性脊髓损伤模型。术后第1,3,7,14天,采用BBB评分和改良Rivlin斜板实验评估大鼠的运动功能;术后第14天取材,苏木精-伊红染色观察脊髓组织形态,组织透明化结合神经元特异性核蛋白免疫荧光标记对脊髓组织进行三维重建分析和横断面视图分析。结果与结论:①手术组术后第1,3,7,14天的BBB评分与斜板实验角度测量值均低于正常组、假手术组(P<0.001);②苏木精-伊红染色显示,手术组大鼠脊髓损伤显著,灰质中的神经细胞出现肿胀和破坏,白质结构失去均一稳定性,部分细胞核消失,细胞数量减少,压迫区域大量胶质细胞增殖聚集,白质结构混乱,大量空洞形成;③脊髓组织三维重建与横断面分析显示,正常组和假手术组脊髓外观连续饱满,神经元特异性核蛋白红色荧光信号均匀分布,灰质前角神经元呈层状密集排列,白质纤维束完整;手术组脊髓外观凹陷甚至中断,压迫节段神经元特异性核蛋白荧光强度明显减弱,灰质神经元层结构破坏,出现区域性荧光中断。结果表明组织透明化技术能够有效展示脊髓损伤后的组织结构变化,为脊髓损伤的病理机制研究提供了有力支持。

关键词： 静电纺丝   脱细胞软骨基质   光交联改性   软骨修复   组织工程   软骨再生  

摘要： 背景:组织工程策略,特别是基于脱细胞软骨基质和仿生支架的构建,为软骨再生提供了新的治疗方向。目的:开发一种负载脱细胞软骨基质的可光交联纳米纤维支架,评估该支架用于软骨组织工程的潜力。方法:①通过酶解和化学-超声联合法制备脱细胞软骨基质,合成可光交联的聚乙烯醇-甲基丙烯酸缩水甘油酯聚合物,将8%聚合物溶液与3%脱细胞软骨基质溶液分别以8∶1、4∶1、2∶1的体积比混合,制备电纺前驱液,采用静电纺丝技术制备纳米纤维支架,分别记为PVA-GMA-dECM(8∶1)、PVA-GMA-dECM(4∶1)、PVA-GMA-dECM(2∶1),同时制备聚乙烯醇-甲基丙烯酸缩水甘油酯纳米纤维支架(记为PVAGMA),表征各组支架的微观形貌。利用Tanswell小室,将成软骨细胞分别与紫外线照射交联后的4组支架非接触共培养,CCK-8法检测细胞增殖。根据形貌观察与CCK-8检测结果,选择合适的支架用于后续实验。②检测PVA-GMA、PVA-GMA-dECM(8∶1)、PVA-GMA-dECM(4∶1)的表面水接触角与最大拉应力,根据该部分实验结果,选择合适的支架进行后续实验。利用Tanswell小室,将成软骨细胞分别与紫外线照射交联后的PVA-GMA、PVA-GMA-dECM(4∶1)非接触共培养,EdU染色、活死染色评估细胞增殖与活性,划痕实验和侵袭实验评估细胞的迁移能力。③利用Tanswell小室,将成软骨细胞分别与紫外线照射交联后的PVA-GMA、PVA-GMA-dECM(4∶1)非接触共培养,成软骨诱导培养后,通过阿尔新蓝染色、RT-qPCR(检测Ⅱ型胶原和Sox9 mRNA表达)、免疫荧光染色(检测Ⅱ型胶原和聚集蛋白聚糖表达)及Western Blot(检测Ⅱ型胶原和Sox9蛋白表达)分析评估成软骨分化效能。结果与结论:①扫描电镜显示,当脱细胞软骨基质比例过高(2∶1)时会影响纤维形貌,而4∶1比例可获得结构良好的纳米纤维。CCK-8检测显示,相较于PVA-GMA,PVA-GMA-dECM可促进ATDC5成软骨细胞增殖。综合两实验结果,后续实验排除PVA-GMA-dECM(2∶1)。PVA-GMAdECM(4∶1)的水接触角低于PVA-GMA、PVA-GMA-dECM(8∶1),最大拉力大于PVA-GMA、PVA-GMA-dECM(8∶1),后续实验排除PVA-GMAdECM(8∶1)。活死染色、EdU染色显示,PVA-GMA、PVA-GMA-dECM(4∶1)均可保持细胞活性,PVA-GMA-dECM(4∶1)的促细胞增殖效果优于PVA-GMA。PVA-GMA-dECM(4∶1)的促细胞迁移能力强于PVA-GMA。PVA-GMA-dECM(4∶1)的促成软骨分化效能强于PVA-GMA。②结果表明,PVA-GMA-dECM(4∶1)表现出优异的生物活性,能有效促进软骨细胞增殖、迁移和成软骨分化,是一种具有一定应用前景的软骨组织工程支架材料。

关键词： DNA水凝胶   组织修复   细胞支架   智能水凝胶   多功能水凝胶  

摘要： 背景:DNA水凝胶具备热恢复性、触变性、酶响应性和降解性,进一步还可引入化学修饰、多肽、适配体等功能化元件赋予水凝胶的特殊响应性,显示出发展为智能材料的巨大潜力。目的:综述DNA水凝胶的制备方法、特性和应用进展。方法:检索Pub Med数据库和中国知网,以“DNA hydrogel,tissue engineering,tissue regeneration”为英文检索词,“DNA水凝胶,组织工程,再生修复”为中文检索词,根据入选标准,最终纳入76篇文献进行综述。结论与结果:相关研究已建立了多种DNA水凝胶制备方法,纯DNA水凝胶的纳米模块组装法、滚环扩增法和杂交链式反应法;可通过高分子接枝DNA分子,进一步加入交联链形成杂化DNA水凝胶;也可通过高分子网络与DNA纳米模块网络互穿形成水凝胶,或者直接通过物理作用形成水凝胶等。模块化自组装水凝胶往往具备剪切稀化和自愈合能力,可注射用于创面修复、骨再生等不规则创伤中,具有良好的填充能力;DNA水凝胶可负载、有效保护和递送众多活性成分;DNA水凝胶可以模拟细胞外基质,直接进行3D细胞培养或负载细胞填充至损伤处,为骨修复和神经再生的干细胞疗法提供了一个递送及应用平台;DNA水凝胶还可实现诊疗一体化,智能响应不同疾病的需求。然而,DNA水凝胶的临床转化过程仍存在诸多困难:免疫反应性尚存在争议,目前实验室合成DNA水凝胶的规模小、成本高,为进一步提升DNA水凝胶的应用效果,需尝试在水凝胶中整合生物活性分子以提高疗效等。

关键词： 糖尿病足   糖尿病足创面   糖尿病足溃疡   生物材料   敷料   可视化分析  

摘要： 背景:近年来,材料科学与生物医学工程的交叉融合为糖尿病足创面治疗开辟了新途径,出现了如多功能水凝胶、组织工程支架和纳米颗粒系统等新型生物材料,成为研究的热门。目的:通过文献计量分析糖尿病足创面治疗中新型材料的设计原理、生物学功能及其在应对糖尿病足创面复杂病理挑战中的应用潜力,并对该领域的未来发展方向和挑战进行展望。方法:在Web of Science数据库中,收集数据库建库至2025年6月有关新型材料治疗糖尿病足创面的文献,运用CiteSpace软件进行计量学可视化分析。结果与结论:1979-2025年,新型材料治疗糖尿病足创面领域的发文量整体呈波动上升趋势,其中2022-2025年呈爆发式增长。美国以602篇的发文量位居第一,其次为中国(发文量284篇),然后是印度(发文量166篇)。按发文量统计,四川大学在该领域的发文量最多,其次为德黑兰医科大学;按照论文的影响力统计,四川大学发表论文的总影响力最大,其次为南开大学。华西医院的发文量位居第一,其次为贝斯以色列女执事医疗中心,排名第三的为托马斯·杰斐逊大学医院;按照发表论文的影响力统计,华西医院发表论文的影响力最大,其次为上海第九人民医院,排名第三的为托马斯·杰斐逊大学医院。按照发文量统计,Success Bio-Tech Co. Ltd、Engineering Software Research and Development Inc、Foot and Ankle Associates of Central Illinois LLC以2篇的发文量位居第一;按发表论文的影响力统计,Organogenesis Inc发表论文的影响力最高,其次为Food Industry Research Co。《Wounds》以96篇的发文量位居第一,其次为《Foot Ankle Int》,发文量为40,排名第3的期刊为《Cureus》,发文量为38。按照发文量统计,Bus, Sicco A的发文量最多(12篇),其次为Lázaro-Martínez, JoséLuis(8篇);按照发表论文的影响力统计,GBD 2021 US Burden of Disease and Forecasting Collaborators、GBD 2021 Diabetes Collaborators、GBD 2021US Obesity Forecasting Collaborators、GBD 2021 US Burden of Disease Collaborators、GBD 2021 Adult BMI Collaborators、GBD 2021 Adolescent BMI Collaborators、GBD 2021 Causes of Death Collaborators发表论文的影响力最大。

关键词： 水凝胶   骨组织工程   纳米材料   骨再生机制   骨缺损修复   生物材料  

摘要： 背景:水凝胶是一种高度仿生且可调控的生物材料,在骨组织工程领域展现出广阔的应用前景。目的:综述水凝胶在骨组织工程中的研究现状与发展趋势。方法:检索Pub Med数据库和中国知网中有关水凝胶在骨组织工程中应用的文献,英文检索词为“Hydrogel,Bone Tissue Engineering,Nanomaterials,BoneRegenerationMechanism,Bone Defect Repair”,中文检索词为“水凝胶,骨组织工程,纳米材料,骨再生机制,骨缺损修复”。根据纳入与排除标准,最终纳入113篇文献进行综述。结果与结论:为了增强水凝胶在骨组织工程中的应用特性,研究者实施了多种功能化策略开发,包括物理化学改性、生物功能化及复合增强等,旨在提高水凝胶的生物相容性、机械强度、降解可控特性以及药物递送功能。功能化水凝胶促进骨再生的机制主要包括细胞相互作用机制、生长因子与信号通路调控、机械信号与微环境调控以及药物与纳米递送系统。未来,水凝胶的研究将注重多功能一体化的系统构建,如通过引入温度、p H值、酶或磁场等智能响应模块,实现时空可控的生物因子或药物释放,增强它在骨再生全过程中的动态干预能力;开发具有生物可降解性、力学性能可调和微环境适应性的高分子材料,有效提升它在复杂生理环境中的稳定性与组织整合能力;借助高精度3D打印技术实现结构可控、功能分区、个性定制的支架构建,以匹配患者个体化缺损的结构特征。

关键词： 水凝胶   水凝胶支架   组织工程支架   尿道修复   尿道重建   尿道支架  

摘要： 背景:近年来,水凝胶支架作为组织工程领域的重要载体,在尿道修复与重建中的应用取得了显著进展。目的:系统综述尿道组织工程支架的设计策略、水凝胶支架的功能化改性及在尿道修复中的应用进展,并探讨水凝胶支架的未来发展方向和临床转化挑战。方法:检索中国知网与Pub Med数据库,英文检索词为“Hydrogel,Tissue engineering scaffold,Urethral tissue engineering,Urethral repair,Urethralreconstruction”,中文检索词为“水凝胶,组织工程支架,尿道组织工程,尿道修复,尿道重建”。根据入选标准,最终筛选出69篇文献进行归纳分析。结果与结论:在尿道组织工程中,尿道支架不仅应该具有生物相容性等基本特性,还需要展现出适应尿道结构和尿液环境的独特性能。水凝胶支架可分为天然水凝胶支架(常见的有蛋白质水凝胶支架、多糖水凝胶支架、DNA水凝胶支架、细胞外基质水凝胶支架等)与合成聚合物水凝胶支架(常见的有聚乙烯醇、聚丙烯酸、丙烯酸酯基水凝胶支架等),交联方法主要有物理交联与化学交联,制备方法主要有原位凝胶化、冷冻干燥、静电纺丝、3D生物打印等。为避免单一材料的缺陷,目前多采用复合材料制备水凝胶支架用于尿道组织工程中,例如适用于尿道微环境的复合水凝胶支架、利用脱细胞外基质的复合水凝胶支架、负载干细胞的多层复合水凝胶支架以及基于非干细胞的水凝胶支架等。伴随组织工程与再生医学的发展,水凝胶支架未来应向智能化、工程化、无细胞化等前瞻方向进行设计,同时需要考虑当前临床转化障碍,进而提出综合的解决方案。

关键词： 4D生物打印   再生医学   组织工程   创伤修复   生物墨水   智能材料  

摘要： 背景:4D打印可实现结构与功能的动态调控,使构建体更贴近复杂生理环境,推动组织工程与再生医学向智能化与个性化方向发展。目的:综述4D打印在组织工程和再生领域的作用及应用进展。方法:从中国知网、万方、Pub Med与Web of Science数据库中检索和筛选1994-2025年发表的相关文献,英文检索词为“4D printing,regenerative medicine,tissue engineering,wound healing,biological ink,intelligent materials”,中文检索词为“4D打印,再生医学,组织工程,创伤修复,生物墨水,智能材料”,根据入选标准,最终纳入115篇文献进行系统归纳与分析。结果与结论:4D生物打印是组织工程和再生医学领域的一项关键进展,它能够整合多种制造方法和多种生物材料,创造随时间动态响应环境刺激的结构。4D生物打印技术增强了自然组织特征的模拟,提供了定制化响应并提高了与生物系统的整合性。4D生物打印能够应用于开发组织和器官,同时可创建智能植入物和先进的药物递送系统,最终应用于组织的修复。4D生物打印可以无缝适应人体的生理复杂性,应用于个性化医疗,在变化环境下显著提高治疗效果。