Cartilage has a limited regenerative capacity. Faced with the clinical challenge of reconstruction of cartilage defects, the field of cartilage engineering has evolved. This article reviews current concepts and strategies in cartilage engineering with an emphasis on the application of nanotechnology in the production of biomimetic cartilage regenerative scaffolds. The structural architecture and composition of the cartilage extracellular matrix and the evolution of tissue engineering concepts and scaffold technology over the last two decades are outlined. Current advances in biomimetic techniques to produce nanoscaled fibrous scaffolds, together with innovative methods to improve scaffold biofunctionality with bioactive cues are highlighted. To date, the majority of research into cartilage regeneration has been focused on articular cartilage due to the high prevalence of large joint osteoarthritis in an increasingly aging population. Nevertheless, the principles and advances are applicable to cartilage engineering for plastic and reconstructive surgery.
Poly-L-lactic acid (PLLA), PLLA/hydroxyapatite (HA), PLLA/multiwalled carbon nanotubes (MWNTs)/HA, PLLA/trifluoroethanol (TFE), PLLA/gelatin, and carbon nanofibers (CNFs)/${\beta}$-tricalcium phosphate (${\beta}$-TCP) composite membranes (scaffolds) were fabricated by electrospinning and their morphologies, and mechanical properties were characterized for use in bone tissue regeneration/guided tissue regeneration. MWNTs and HA nanoparticles were well distributed in the membranes and the degradation characteristics were improved. PLLA/MWNTs/HA membranes enhanced the adhesion and proliferation of periodontal ligament cells (PDLCs) by 30% and inhibited the adhesion of gingival epithelial cells by 30%. Osteoblast-like MG-63 cells on the randomly fiber oriented PLLA/TEF membrane showed irregular forms, while the cells exhibited shuttle-like shapes on the parallel fiber oriented membrane. Classical supersaturated simulated body fluids were modified by $CO_2$ bubbling and applied to promote the biomineralization of the PLLA/gelatin membrane; this resulted in predictions of bone bonding bioactivity of the substrates. The ${\beta}$-TCP membranes exhibit good biocompatibility, have an effect on PDLC growth comparable to that of pure CNF membrane, and can be applied as scaffolds for bone tissue regeneration.
Purpose: This study evaluated histologically the tissue responses to and the effects of a customized nano-hydroxyapatite (n-HA) block bone graft on periodontal regeneration in a one-wall periodontal-defect model. Methods: A customized block bone for filling in the standardized periodontal defect was fabricated from prefabricated n-HA powders and a polymeric sponge. Bilateral $4{\times}{\times}4{\times}5$ mm (buccolingual width${\times}$mesiodistal width${\times}$depth), one-wall, critical-size intrabony periodontal defects were surgically created at the mandibular second and fourth premolars of five Beagle dogs. In each dog, one defect was filled with block-type HA and the other served as a sham-surgery control. The animals were sacrificed following an 8-week healing interval for clinical and histological evaluations. Results: Although the sites that received an n-HA block showed minimal bone formation, the n-HA block was maintained within the defect with its original hexahedral shape. In addition, only a limited inflammatory reaction was observed at sites that received an n-HA block, which might have been due to the high stability of the customized block bone. Conclusions: In the limitation of this study, customized n-HA block could provide a space for periodontal tissue engineering, with minimal inflammation.
Extensive tumor resection accompanied by radiotherapy and chemotherapy is the standard of care for malignant gliomas. However, there is a significant obstacle to the complete resection of the tumor due to the difficulty of distinguishing tumor and normal brain tissue with a conventional surgical microscope. Recently, multiple studies have shown the possibility of fluorescence-guided surgery in malignant gliomas. The most used fluorescence dyes for brain tumor surgery are 5-aminolevulinic acid (5-ALA) and indocyanine green (ICG). In this paper, a new fluorescence guided operation system, which can detect both 5-ALA and ICG fluorescent images simultaneously, is presented. This operation system consists of light emitting diodes (LEDs) which emits 410 nm and 740 nm wavelengths. We have performed experiments on rats in order to verify the operation of the newly developed operation system. Oral administration and imaging were performed to observe the fluorescence of 5-ALA and ICG fluorescence in rats. When LEDs at wavelengths of 410 nm and 740 nm were irradiated on rats, 628 nm wavelength with a violet fluorescence color and 825 nm wavelength with a red fluorescence color were expressed in 5-ALA and ICG fluorescent material, respectively, thus we were able to distinguish the tumor tissues easily. Previously, due to the poor resolution of the conventional surgical microscope and the fact that the color of the vein is similar to that of the tumor, the tumor resection margin was not easy to observe, thus increasing the likelihood for cancer recurrence. However, when the tumor is observed through the fluorescence guided operation system, it is possible to easily distinguish the color with the naked eye and it can be completely removed. Therefore, it is expected that surgical removal of cancerous tumors will be possible and surgical applications and surgical microscopes for cancer tumor removal surgery will be promising in the future.
Yang, Andrew Wootae;Cho, Sang Uk;Jeong, Myung Yung;Choi, Hak Soo
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
/
v.21
no.4
/
pp.25-31
/
2014
Bioimaging has advanced the field of nanomedicine, drug delivery, and tissue engineering by directly visualizing the dynamic mechanism of diagnostic agents or therapeutic drugs in the body. In particular, wide-field, planar, near-infrared (NIR) fluorescence imaging has the potential to revolutionize human surgery by providing real-time image guidance to surgeons for target tissues to be resected and vital tissues to be preserved. In this review, we introduce the principles of NIR fluorescence imaging and analyze currently available NIR fluorescence imaging systems with special focus on optical source and packaging. We also introduce the evolution of the FLARE intraoperative imaging technology as an example for image-guided surgery.
Lim, Erh-Hsuin;Sardinha, Jose Paulo;Myers, Simon;Stevens, Molly
Archives of Plastic Surgery
/
v.40
no.6
/
pp.676-686
/
2013
Background To overcome the potential drawbacks of a short half-life and dose-related adverse effects of using active transforming growth factor-beta 1 for cartilage engineering, a cell-mediated latent growth factor activation strategy was developed incorporating latent transforming growth factor-${\beta}$1 (LTGF) into an electrospun poly(L-lactide) scaffold. Methods The electrospun scaffold was surface modified with NH3 plasma and biofunctionalised with LTGF to produce both random and orientated biofunctionalised electrospun scaffolds. Scaffold surface chemical analysis and growth factor bioavailability assays were performed. In vitro biocompatibility and human nasal chondrocyte gene expression with these biofunctionalised electrospun scaffold templates were assessed. In vivo chondrogenic activity and chondrocyte gene expression were evaluated in athymic rats. Results Chemical analysis demonstrated that LTGF anchored to the scaffolds was available for enzymatic, chemical and cell activation. The biofunctionalised scaffolds were non-toxic. Gene expression suggested chondrocyte re-differentiation after 14 days in culture. By 6 weeks, the implanted biofunctionalised scaffolds had induced highly passaged chondrocytes to re-express Col2A1 and produce type II collagen. Conclusions We have demonstrated a proof of concept for cell-mediated activation of anchored growth factors using a novel biofunctionalised scaffold in cartilage engineering. This presents a platform for development of protein delivery systems and for tissue engineering.
In High-Intensity Focused Ultrasound (HIFU) treatment, effective localization of HIFU focus is important for developing a safe treatment plan. While Magnetic Resonance Imaging guided HIFU (MRIgHIFU) can visualize the ultrasound path during the treatment for localizing HIFU focus, it is challenging in ultrasound imaging guided HIFU (USIgHIFU). In the present study, a real-time ultrasound beam visualization technique capable of localizing HIFU focus is presented for USIgHIFU. In the proposed method, a short pulse, with the same center frequency of an imaging ultrasound transducer below the regulated acoustic intensity (i.e., Ispta < 720 mW/㎠), was transmitted through a HIFU transducer whereupon backscattered signals were received by the imaging transducer. To visualize the HIFU beam path, the backscattered signals underwent dynamic receive focusing and subsequent echo processing. From in vitro experiments with bovine serum albumin gel phantoms, the HIFU beam path was clearly depicted with low acoustic intensity (i.e., Ispta of 94.8 mW/㎠) and the HIFU focus was successfully localized before any damages were produced. This result indicates that the proposed ultrasound beam path visualization method can be used for localizing the HIFU focus in real time while minimizing unwanted tissue damage in USIgHIFU treatment.
Kim, Sang-Woo;Lee, Kyung-Yup;Kim, Seong-Ho;Bae, Jang-Ho;Kim, Oh-Lyong;Choi, Byung-Yearn;Cho, Soo-Ho;Shin, Hyun-Jin;Lee, Jun-Ha
Journal of Yeungnam Medical Science
/
v.12
no.2
/
pp.331-338
/
1995
Laserthermia is a new method of local hyperthermia using fiber optic guided probe with computer controlled Nd-YAG laser system. We used a synthetic sapphire probe and allowed irradiation with contolled low power laser energy (less than 5W), in different thermal condition (temprature: 38.5~50 degrees C) for 10 minutes, in the normal brain tissue of 18 rabbits. In results, the histological changes of brain tissue was variable (myelin condensation, chromatin condensation, nuclear waving and palisading, RBC discoloration, cell necrosis) in microscopic findings after laser irradiation, but changing area was not occured proportionally in thermal condition level. Cell necrosis appears to over 44.5 degrees C and the distance was about 1.25 mm. This study, using computer controlled laserthermia system for interstitial local hyperthermia, may offer many advantages in the experimental treatment and clinical management of tumor. Minimizing normal tissue damage is now being developed.
The ultimate goal of radiation treatment is to use enough radiation dosage in order to examine a tumor while protecting normal tissue. Respiratory guided radiotherapy is being clinically implemented to examine a given stabilized area in order to compensate for the problems of patient breathing. This study investigates the effects of breathing movements on 40 patients with liver cancer through the actual radiation therapy plan using 4D-CT and respiratory guided radiotherapy using RPM. Using a commercial RPM respiratory gating system 4D-CT, we acquired 4D CT on multislice helical CT scanners that use different approaches to 4D CT image reconstruction. The results from analyzing forty patients according to age and direction showed no relationship between gender and transition change. The mean left-right, anteroposterior, and craniocaudal total movements were $3.19{\pm}1.29$, $5.44{\pm}2.07$, and $12.54{\pm}4.70$ mm, respectively. Changes were the largest with CC directions and as patients advanced in age, movements were larger. Therefore, as changes occur in treatment areas because of movements caused from breathing, respiratory gating system is put into operation to revise movement and can increase the radiotherapeutics effects in treating liver cancer.
Purpose: To prolong the degradation time of collagen membranes, various cross-linking techniques have been developed. For cross-linking, chemicals such as formaldehyde and glutaraldehyde are added to collagen membranes, but these chemicals could adversely affect surrounding tissues. The aim of this study is to evaluate the ability of porous non-chemical cross-linking porcine-derived collagen nanofibrous membrane to enhance bone and associated tissue regeneration in one-wall intrabony defects in beagle dogs. Methods: The second and third mandibular premolars and the first molars of 2 adult beagles were extracted bilaterally and the extraction sites were allowed to heal for 10 weeks. One-wall intrabony defects were prepared bilaterally on the mesial and distal side of the fourth mandibular premolars. Among eight defects, four defects were not covered with membrane as controls and the other four defects were covered with membrane as the experimental group. The animals were sacrificed 10 weeks after surgery. Results: Wound healing was generally uneventful. For all parameters evaluating bone regeneration, the experimental group showed significantly superior results compared to the control. In new bone height (NBh), the experimental group exhibited a greater mean value than the control ($3.04{\pm}0.23\;mm/1.57{\pm}0.59$, P=0.003). Also, in new bone area (NBa) and new bone volume (NBv), the experimental group showed superior results compared to the control (NBa, $34.48{\pm}10.21%$ vs. $5.09{\pm}5.76%$, P=0.014; and NBv, $28.04{\pm}12.96$ vs. $1.55{\pm}0.57$, P=0.041). On the other hand, for parameters evaluating periodontal tissue regeneration, including junctional epithelium migration and new cementum height, there were no statistically significant differences between two groups. Conclusions: Within the limitations of this study, this collagen membrane enhanced bone regeneration at one-wall intrabony defects. On the other hand, no influence of this membrane on periodontal tissue regeneration could be ascertained in this study.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.