检索结果-内蒙古大学图书馆

光学学报 2020年第11期40卷 99-109页

作者：王玲郝健王中昆徐铭恩杭州电子科技大学自动化学院浙江杭州310018 浙江省医学信息与生物三维打印重点实验室浙江杭州310018

提出一种制造辅助的光学相干层析成像(M-OCT)方法来实现高分辨、无损、全纵深、大体积成像。该方法融合离散制造原理和显微层析成像方法,在离散制造过程中通过OCT获取高分辨率图像,离散制造和OCT扫描同步或交替进行,结合图像拼接算法,... 详细信息

提出一种制造辅助的光学相干层析成像(M-OCT)方法来实现高分辨、无损、全纵深、大体积成像。该方法融合离散制造原理和显微层析成像方法,在离散制造过程中通过OCT获取高分辨率图像,离散制造和OCT扫描同步或交替进行,结合图像拼接算法,在完成制造的同时获取制造样品的三维全纵深图像。利用三维(3D)打印技术构建高分子支架并进行M-OCT验证,成像结果与微计算机断层扫描技术(Micro-CT)结果一致,而M-OCT相比Micro-CT可以更清晰地分辨出相邻层材料堆积融合状态及制造缺陷。基于M-OCT的高分辨率成像结果,量化了整个支架的打印层厚、不同区域的孔径、丝径。大体积、高分辨OCT为3D打印、细胞组装、生物制造、自动切片等离散制造过程的监控及无损检测提供了一种新方法。

关键词：成像系统光学相干层析成像大体积全纵深成像离散制造高分辨

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基于光学相干层析成像技术的肿瘤细胞侵袭成像

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中国激光 2019年第9期46卷 237-247页

作者：斯培剑王玲徐铭恩杭州电子科技大学自动化学院浙江杭州310018 浙江省医学信息与生物三维打印重点实验室浙江杭州310018

构建合适的肿瘤细胞侵袭模型、开发肿瘤细胞侵袭的定量监测方法一直是癌症研究的热点。构建了厚度超过1 mm的三维肿瘤体外侵袭模型,利用搭建的超宽带谱域光学相干层析成像系统,检测了细胞的迁移和侵袭动态,从细胞迁移距离变化和基质材... 详细信息

构建合适的肿瘤细胞侵袭模型、开发肿瘤细胞侵袭的定量监测方法一直是癌症研究的热点。构建了厚度超过1 mm的三维肿瘤体外侵袭模型,利用搭建的超宽带谱域光学相干层析成像系统,检测了细胞的迁移和侵袭动态,从细胞迁移距离变化和基质材料分解两方面来表征肿瘤细胞的体外侵袭过程;通过光学相干层析成像散射界面的峰值变化来定量检测肿瘤细胞的迁移距离,结合三维图像量化基质材料的表面曲度、厚度、整体体积变化来表征肿瘤细胞侵袭过程的基质材料分解与变形信息。结果表明:光学相干层析成像技术检测到的肿瘤细胞侵袭引起的细胞团簇位置变化、基质材料形态改变与苏木精-伊红染色切片、激光共聚焦结果相匹配,验证了光学相干层析成像技术检测肿瘤细胞侵袭的可行性;通过设计不同营养梯度、不同pH微环境下的三维肿瘤模型,利用搭建的光学相干层析成像系统,准确地量化了不同时间、不同体外微环境下肿瘤细胞的迁移距离、基质材料表面曲度、厚度和整体体积变化。与苏木精-伊红染色、激光共聚焦方法相比,所提方法可以连续监测肿瘤细胞的侵袭过程,更全面地反映肿瘤细胞迁移和侵袭的机理。

关键词：医用光学光学相干层析成像技术细胞侵袭细胞三维成像胶原外基质

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基于光学相干层析成像散射量化表征细胞分布的研究

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中国激光 2020年第2期47卷 401-411页

作者：沈仁强王玲徐铭恩彭世昌杭州电子科技大学自动化学院浙江杭州310018 浙江省医学信息与生物三维打印重点实验室浙江杭州310018

采用一种基于光学相干层析成像(OCT)技术的深度分辨散射系数计算方法来量化表征细胞分布特性。该方法基于单散射模型获取深度分辨散射系数分布图,并通过散射系数直方图统计发现细胞分布规律。通过多层散射介质模型验证了该方法的有效性... 详细信息

采用一种基于光学相干层析成像(OCT)技术的深度分辨散射系数计算方法来量化表征细胞分布特性。该方法基于单散射模型获取深度分辨散射系数分布图,并通过散射系数直方图统计发现细胞分布规律。通过多层散射介质模型验证了该方法的有效性。实验结果表明:根据散射系数分布图可以深度分辨细胞分布特性,相比OCT强度图像,细胞和背景的对比更明显;不同浓度细胞悬浮液的OCT强度信号直方图无明显区别,散射系数直方图则出现了表征细胞浓度的特征峰,且该特征峰与背景散射特征峰的偏离程度与细胞浓度呈线性关系。利用OCT散射系数分布图检测到生物三维打印水凝胶支架内细胞分布与H&E染色结果有较好的对应关系,且相应的散射系数直方图分布中出现了表征细胞浓度的特征峰。

关键词：生物光学光学相干层析成像散射系数细胞分布

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利用同轴3D打印技术构建促内皮细胞生长类血管组织工程支架

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中国生物医学工程学报 2020年第2期39卷 206-214页

作者：张一帆徐铭恩王玲张翮杭州电子科技大学自动化学院杭州310018 浙江省医学信息与生物三维打印重点实验室杭州310018

体外构建血管网络对组织工程领域厚组织与器官再生至关重要。利用同轴3D打印技术,以海藻酸钠/丝素蛋白为生物墨水,可快速制备含人脐静脉内皮细胞(HUVECs)的类血管组织工程支架。首先通过材料压缩模量和可打印性测试,优化适用于同轴系统... 详细信息

体外构建血管网络对组织工程领域厚组织与器官再生至关重要。利用同轴3D打印技术,以海藻酸钠/丝素蛋白为生物墨水,可快速制备含人脐静脉内皮细胞(HUVECs)的类血管组织工程支架。首先通过材料压缩模量和可打印性测试,优化适用于同轴系统的材料浓度;然后通过光学相干层析成像技术,研究打印参数对中空纤维丝形状的影响,优化同轴打印参数;结合模拟灌流实验,对支架内部类血管结构进行表征;最后通过细胞活、死染色和Alamar Blue法,检测支架中HUVECs生长情况。结果表明,经优化的生物墨水及打印参数能顺利制备具有内部联通性完整的类血管组织工程支架;HUVECs在体外培养时存在团聚生长现象,类血管通道的存在有利于维持组织整体活性,一周存活率在97%以上,且相比对照组能够维持较高的增殖速率。研究证明,利用同轴3D打印技术能成功构建促内皮细胞生长的类血管组织工程支架,可为厚组织及器官再生提供新的可能。

关键词：同轴3D打印类血管结构组织工程支架内皮细胞

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基于散射OCT量化表征组织工程中细胞活性分布的研究

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中国生物医学工程学报 2023年第2期42卷 189-200页

作者：卢明王玲杨珊珊徐铭恩杭州电子科技大学自动化学院杭州310018 浙江省医学信息与生物三维打印重点实验室杭州310018

非侵入且无需标记的细胞活性分布检测在组织工程中具有重要意义。本研究利用散射光学相干层析成像(OCT)技术量化表征三维组织模型中的细胞活性分布,提出优化的深度解析(ODR)散射算法以重建细胞/材料的散射对比增强图像,定量分析散射系... 详细信息

非侵入且无需标记的细胞活性分布检测在组织工程中具有重要意义。本研究利用散射光学相干层析成像(OCT)技术量化表征三维组织模型中的细胞活性分布,提出优化的深度解析(ODR)散射算法以重建细胞/材料的散射对比增强图像,定量分析散射系数与细胞浓度、存活状态的关联性,表征三维组织内的细胞活性分布。多层样本模型实验结果表明,采用ODR散射算法能够提高样本散射成像的灵敏度和深度;人肝癌细胞C3A和人类真皮成纤维细胞负载的水凝胶实验验证了细胞浓度、细胞活性均和散射系数线性相关,皮尔逊相关系数分别为0.9207和0.9913,表明可用散射系数量化表征水凝胶支架中的细胞浓度和细胞存活状态。基于ODR的散射OCT可以无损无标记检测组织工程支架中的细胞活性分布,可对载细胞支架的细胞活性分布开展长期研究,有望成为疾病模型构建、药物筛选和细胞治疗的监测工具。

关键词：光学相干层析成像散射系数组织工程细胞活性分布水凝胶

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基于专利分析的3D生物打印产业发展态势研究

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中国生物工程杂志 2022年第6期42卷 102-115页

作者：张景琦王晟杭州电子科技大学图书馆杭州310018 浙江省医学信息与生物三维打印重点实验室杭州310018

目的:揭示3D生物打印产业技术研发态势和专利布局,以期为相关机构提供竞争情报,为行业发展提供数据支撑。方法:基于3D生物打印领域产业调研和技术分解,构造检索式获取数据,多维度量化分析领域专利。结果:3D生物打印产业发展可分为孕育... 详细信息

目的:揭示3D生物打印产业技术研发态势和专利布局,以期为相关机构提供竞争情报,为行业发展提供数据支撑。方法:基于3D生物打印领域产业调研和技术分解,构造检索式获取数据,多维度量化分析领域专利。结果:3D生物打印产业发展可分为孕育期、萌芽期和高速发展期;该产业集中度较低,处于分散竞争阶段;申请人多依据地缘因素选择合作对象,合作方之间多为不同类型的机构;中国申请人的专利申请量占全球的比重已接近50%,但美国申请人的专利篇均被引频次仍远超中国;美国申请人更关注海外市场。结论:3D生物打印产业尚未形成规模效应,有必要整合业内资源,打造产业集群;中、美两国在该产业都具有优势地位,中国亟待加强海外专利布局;综合权衡专利数量和质量,美国申请人的专利竞争力仍高于中国,中国需培育更多核心专利。

关键词： 3D生物打印细胞打印专利分析知识产权信息服务

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基于OCT和机器学习的肿瘤类器官多维形态表征及药物作用研究

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中国激光 2024年第15期51卷 78-89页

作者：毛川伟杨珊珊梁霄王玲徐铭恩杭州电子科技大学自动化学院浙江杭州310018 浙江省医学信息与生物三维打印重点实验室浙江杭州310018 浙江大学医学院附属邵逸夫医院普外科浙江杭州310018

肿瘤类器官是研究肿瘤生物学和个体患者药物敏感性的新工具。现有人工接种类器官和破坏性终点测试相结合的方法可以表征类器官药物作用,但要求样本间具有高度均一性,并且缺乏对药物作用的时序分析。本课题组拟构建一种类器官簇生长的综... 详细信息

肿瘤类器官是研究肿瘤生物学和个体患者药物敏感性的新工具。现有人工接种类器官和破坏性终点测试相结合的方法可以表征类器官药物作用,但要求样本间具有高度均一性,并且缺乏对药物作用的时序分析。本课题组拟构建一种类器官簇生长的综合评价方法,探讨类器官簇生长的形态特征与药物作用关联机制,为基于患者来源肿瘤类器官(PDOs)的癌症新药筛选或临床药敏检测提供新的表征手段。本课题组提出了结合光学相干层析成像(OCT)和基于机器学习的类器官分割与分类技术,并对类器官簇内成百上千个类器官进行了纵向、准确、无标记、并行形态学表征。在欠采样处理的基础上,对多个类器官样本(3个类别)进行聚类分析,获取类器官簇内类器官类别信息以及基于类别的多维形态参数统计信息,进而对各类别数目及形态参数统计信息进行特征筛选和主成分分析(选择特征值大于1的4个主成分),构建类器官簇生长水平综合评价模型。研究结果显示,类器官对药物的反应与形态变化紧密关联,尤其是囊状类器官因药物作用转变而成的实体类器官。此外,本文提出的基于三维OCT和机器学习技术的类器官簇生长水平综合评价模型的综合评价得分与传统生化测试三磷酸腺苷(ATP)值之间的一致性高(82.9%),而基于综合评价模型的相对生长值与ATP值有更高的一致性(90.4%)。该方法可以揭示药物作用下类器官的形态学变化规律,也可以为基于PDOs的癌症新药筛选或临床药敏检测提供新技术和新平台。

关键词：光学相干层析成像类器官形态表征药物作用

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生物三维打印细胞负载水凝胶类组织的精准优化

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中国生物医学工程学报 2018年第4期37卷 468-480页

作者：黄孟杰罗莉王玲徐铭恩杭州电子科技大学生命信息与仪器工程学院杭州310018 浙江省医学信息与生物三维打印重点实验室杭州310018

生物三维打印技术与水凝胶的完美结合,可为制造复杂结构功能的组织器官提供一种极具吸引力的解决方案。定制打印细胞负载水凝胶类组织的内部结构,可以更好地仿生真实组织器官的三维微环境,对打印后细胞生长、组织形成和功能再生至关重... 详细信息

生物三维打印技术与水凝胶的完美结合,可为制造复杂结构功能的组织器官提供一种极具吸引力的解决方案。定制打印细胞负载水凝胶类组织的内部结构,可以更好地仿生真实组织器官的三维微环境,对打印后细胞生长、组织形成和功能再生至关重要。但水凝胶理化特性多变,精准打印与设计结构匹配的多孔结构仍然极具挑战。提出基于光学相干层析成像技术(OCT)的生物三维打印细胞负载水凝胶类组织的精准优化方法,通过自制的三维扫频OCT系统无损在线成像打印组织块和定量评价结构参数,迭代降低设计与打印间的结构差异,提高细胞负载水凝胶打印的精准性和稳定性。实验结果表明,基于OCT无损定量表征结果反馈优化打印参数设置,指导打印过程,使得细胞负载水凝胶类组织的结构形态参数与设计值的偏差从40%左右控制到7%以内,包括内部孔隙尺寸、支撑尺寸、孔隙率、表面积、体积五项关键参数;细胞培养两周后的存活率从80%左右显著提高到90%以上。研究表明OCT技术为批量定制细胞负载水凝胶类组织、生物三维打印组织和器官等提供了具有潜力的精准化工具。

关键词：生物三维打印 OCT 细胞负载水凝胶优化控制

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基于同轴细胞打印双网络生物墨水优化及类血管支架的打印

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中国组织工程研究 2020年第22期24卷 3553-3558页

作者：张一帆张佳颖徐铭恩王玲张翮杭州电子科技大学自动化学院浙江省杭州市31001 浙江省医学信息与生物三维打印重点实验室浙江省杭州市310018

背景:细胞体外培养情况下无法在远离营养物质200μm以上的区域存活,血管网络构建对组织工程领域厚组织和器官再生至关重要,同轴细胞打印为体外构建类血管通道提供了一种新的方式。目的:优化生物墨水的同轴细胞打印性能,制备具有类血管... 详细信息

背景:细胞体外培养情况下无法在远离营养物质200μm以上的区域存活,血管网络构建对组织工程领域厚组织和器官再生至关重要,同轴细胞打印为体外构建类血管通道提供了一种新的方式。目的:优化生物墨水的同轴细胞打印性能,制备具有类血管结构的组织工程支架。方法:通过间歇式巴氏灭菌制备无菌海藻酸钠溶液,冷冻保存;以脱胶蚕丝为原料制备无菌丝素蛋白冻干粉,密封保存;将丝素蛋白冻干粉加入解冻的海藻酸钠溶液中,再加入人脐静脉内皮细胞,作为生物墨水;将生物3D打印机的外轴连接生物墨水,内轴连接交联剂,同轴打印类血管支架材料,进行光学相干层析成像扫描、扫描电镜观察;拉伸测试海藻酸钠与丝素蛋白/海藻酸钠同轴打印环形试件(不含细胞)的弹性模量。采用冷冻保存7 d的海藻酸钠溶液与人脐静脉内皮细胞制作同轴打印支架,冷冻保存7 d的海藻酸钠溶液、人脐静脉内皮细胞与密封保存6个月的丝素蛋白冻干粉制作同轴打印支架,培养24 h后死活染色观察细胞存活率。设计打印串联与并联结构的类血管支架,培养1,3,7,10,14 d后检测细胞增殖情况。结果与结论:①光学相干层析成像扫描显示,该混合生物墨水最高打印高度为9层,整体厚度约为4.4mm;扫描电镜显示,类血管支架的中空纤维丝外壁呈无规则条状卷曲,存在微米级内部连通孔隙结构,中空纤维丝内壁具有更致密的孔隙结构;②丝素蛋白/海藻酸钠同轴打印环形试件的弹性模量大于单纯海藻酸钠同轴打印环形试件(P<0.05);③采用保存7 d海藻酸钠溶液制作的支架细胞存活率为(86.7±3.4)%,加入丝素蛋白冻干粉支架的细胞存活率为(98.1±1.2)%,说明冷冻保存7 d的海藻酸钠溶液未染菌,丝素蛋白的保质期可达6个月;④并联结构类血管支架培养7,10,14 d的细胞增殖活性高于串联结构的类血管支架(P<0.05);⑤结果表明,实验制备的类血管支架材料具有良好的生物相容性与机械性能。

关键词：双网络生物墨水同轴打印类血管结构生物3D打印组织工程支架通道网络串并联细胞活性

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京尼平交联3D打印胶原/壳聚糖支架的表征

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中国组织工程研究 2022年第28期26卷 4477-4482页

作者：张佳颖索海瑞徐铭恩王玲杭州电子科技大学自动化学院浙江省杭州市310018 浙江省医学信息与生物三维打印重点实验室浙江省杭州市310018

背景:胶原/壳聚糖支架需交联才能达到相应力学性能,有研究表示调节交联剂浓度可以在一定范围内调控支架的理化性能。目的:探究京尼平浓度对胶原/壳聚糖支架理化性能的影响,制备理化性能可调节的组织工程支架。方法:将胶原和壳聚糖粉末... 详细信息

背景:胶原/壳聚糖支架需交联才能达到相应力学性能,有研究表示调节交联剂浓度可以在一定范围内调控支架的理化性能。目的:探究京尼平浓度对胶原/壳聚糖支架理化性能的影响,制备理化性能可调节的组织工程支架。方法:将胶原和壳聚糖粉末分别溶于弱酸后混合均匀,作为打印墨水,利用生物3D打印机低温打印胶原支架与胶原/壳聚糖支架,经冻干、中和处理后分别以1,3,5 mmol/L的京尼平进行交联。检测各组支架的表观结构稳定性、抗拉能力、溶胀性能、降解性能与生物相容性。结果与结论:①将支架在PBS中浸泡3 d后,对比未交联的冻干支架,交联后胶原支架表面维持规则的孔结构,但是支架出现明显变形;交联后胶原/壳聚糖支架表面结构规则,仅1 mmol/L京尼平交联的胶原/壳聚糖支架存在轻微变形。②随着京尼平浓度的增加,各组支架的力学性能增加,并且对应交联浓度下的胶原/壳聚糖支架力学性能好于胶原支架。③随着京尼平浓度的增加,胶原支架的溶胀率下降,胶原/壳聚糖支架的溶胀率无明显变化。④浸泡于胶原酶溶液中后,不同浓度京尼平交联的胶原支架在1 h内被完全降解,胶原/壳聚糖支架的降解速率随京尼平浓度的增加而降低,均呈现先快速后平缓的趋势。⑤将骨髓间充质干细胞接种于各组交联支架3 d后,1,3 mmol/L京尼平交联的胶原/壳聚糖支架(或胶原支架)上的细胞数量明显多于5 mmol/L京尼平交联的胶原/壳聚糖支架(P<0.05)。⑥结果表明,京尼平可在一定范围调节胶原/壳聚糖支架理化性能,其中3 mmol/L京尼平交联的胶原/壳聚糖支架具有较好的力学性能、抗酶解能力与生物相容性。

关键词：交联胶原壳聚糖低温3D打印京尼平组织工程支架细胞活性

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