堆产医用同位素生产供应关键问题研究

摘要:随着人口老龄化带来的核医学诊疗需求增加,医用同位素作为核医学诊疗的物质基础,其稳定可靠供应是促进核医学发展、保障人类生命健康的重要前提。综述了目前堆产医用同位素生产供应现状,中国临床诊疗常用医用同位素仍高度依赖进口。为此,中国部署实施了新的医用同位素生产堆建设项目,预计2027 年前中国重点医用同位素供应仍主要依赖进口,2027 年后部分核素的自主供应能力将显著提升,远期有望实现完全自主供应甚至部分出口。然而,部署设施投运后的预期产能实现仍面临多重风险挑战,如生产堆运行管理及配套支撑不成熟、堆产医用同位素定价机制不清晰、研究堆与处理厂的空间布局与商业结构不健全等,可能导致供应波动甚至短缺。提出加强医用同位素供应安全顶层设计,统筹生产设施的规划布局与建设进度;完善医用同位素生产堆运行管理与配套支撑体系;构建符合国情的医用同位素定价模式与商业结构,以推动产业链可持续发展。

钛基牙种植体表面改性促进软组织封闭的研究进展

摘要:钛及钛合金因其优异的力学性能、耐腐蚀性和生物相容性, 被广泛用作牙种植体材料。然而, 钛基牙种植体在临床使用中软组织封闭不佳, 易使细菌侵入诱发种植体周炎, 导致种植体植入手术失败。因此, 为提升钛基牙种植体的软组织封闭性能, 降低种植体植入手术的失败率, 国内外学者开展了持续、深入的研究。本文综述了近年来钛基牙种植体软组织封闭表面改性研究系列进展, 着重介绍了钛表面化学组分调控和微纳结构构建方法, 指出了当前研究面临的挑战以及未来发展趋势, 以期为该领域的进一步研究提供参考。

基于微流控芯片的单细胞RNA测序技术

摘要:细胞异质性是理解胚胎发育、疾病演化等生命过程的关键,而传统群体细胞RNA测序无法解析单细胞层面的基因表达差异。单细胞RNA测序技术(scRNA-seq)虽能在单细胞分辨率下构建转录组图谱,但其面临单细胞分离捕获效率低、RNA微量操作偏差大等挑战。以微流控芯片为技术载体的scRNA⁃seq通过微米级流体操控系统,将单细胞分离、裂解、逆转录、扩增及测序文库构建等流程集成化,实现了高通量、低样本损耗及自动化操作,显著提升了scRNA⁃seq的效率与数据可靠性。本文概述了scRNA⁃seq的测序流程,包括单细胞的分离与捕获、RNA提取、逆转录与扩增、单细胞测序等步骤,分析了微流控芯片在适配单细胞、精准控制反应体积和实现流程自动化等方面的核心优势,并简述了代表性平台Fluidigm C1、10X GenomicsChromium及BD Rhapsody的技术原理与特点。微流控芯片技术为scRNA⁃seq提供了高效、精准的技术平台,未来随着芯片设计的不断优化与多组学整合分析能力的提升,我们期待其在解析复杂生物系统、揭示疾病机制乃至推动精准医疗方面发挥更为深远的作用。

多模态非线性显微成像技术发展与生物医学应用

摘要:系统阐述多模态非线性光学显微成像技术的最新进展及其在生物医学研究中的应用。系统性介绍多模态非线性光学成像技术的工作原理与成像特点;进而深入讨论多模态成像技术的集成策略与系统优化方法;同时介绍多模态非线性光学显微成像技术的优势和发展现状;最后全面归纳该技术在生物医学领域的典型应用场景,并通过系统对比各模态的关键性能参数与适用条件,为面向具体生物问题的技术方案选择提供理论依据与实践指导,旨在为推动多模态非线性光学显微成像技术在生命科学和临床研究中的更广泛应用提供参考。

基于三维高斯溅射的机器人手术动态场景三维重建

摘要:针对机器人辅助手术(RAS)场景三维重建过程中面临的软组织非刚性形变、手术器械与组织的交互和遮挡问题,提出一种基于三维高斯溅射(3DGS)的动态手术场景三维重建框架。所提方法构建了无需运动恢复结构(SFM)的联合优化策略,通过循环优化相机参数与高斯基元属性,提升在弱纹理和高动态手术场景下的三维重建保真度与鲁棒性。该框架引入混合交互建模策略来处理手术过程中软组织的拉扯、切割等非刚性形变以及手术器械的刚体运动,结合形变网络和样条曲线驱动的局部连续运动模型,实现对软组织拓扑变化与刚性器械运动的统一建模与动态还原。此外,本文利用渲染过程中的透射率信息,对来自被遮挡视图中的弱监督信号进行概率化过滤,从而实现对器械边界的锐利重建和对遮挡组织的恢复。为全面评估方法的性能,在公共数据集及临床机器人辅助手术数据集上,将所提方法与现有先进方法进行了定量与定性对比。在公开的EndoNeRF 数据集上,本方法在重建质量(PSNR)和感知相似度(LPIPS)指标上均优于现有方法。在三个临床手术数据集上,平均重建PSNR 达到34.35 dB,在分割任务上,平均交并比(mIoU)达到96.51%。实验结果表明,本文方法在软组织形变重建及手术器械分割方面表现优异,为实现更可靠的术中导航和手术模拟提供了技术支持。

金属基纳米材料在口腔感染性疾病抗菌领域中的最新研究

摘要:定植于独特微环境中的口腔微生物群是人类微生态体系的重要组成部分。口腔微生态平衡的破坏会显著增强微生物毒力因子表达,改变代谢产物,进而诱发龋病、牙髓病、根尖周病、牙周病和植体周病等口腔感染性疾病。近年来,在生物医学材料领域的前沿研究中,纳米材料凭借其独特的性能脱颖而出,尤其是金属基纳米材料因其超小粒径、高表面积和良好的表面配体等独特优势,在治疗口腔感染性疾病中展现出卓越的抗菌性能。与此同时,为解决日益严峻的抗生素耐药性问题,金属基纳米材料作为新型抗菌制剂,在口腔微生态调控及口腔感染性疾病防治中展现出重要应用价值。本文综述了金属基纳米材料的分类、抗菌特性、抗菌机制以及在治疗口腔感染性疾病中的最新研究,旨在为口腔感染性疾病的防治提供理论依据,为金属基纳米材料的临床转化提供参考。

压电材料在医学领域的研究进展

摘要: 生物电现象广泛出现在生物体中,其与组织重塑和生长密切相关。压电材料可通过压电效应释放电信号刺激组织的活性,从而促进细胞的增殖分化,其不仅制作简单、成本低、换能效率高,而且具有良好的生物学性能。本文旨在综述压电材料在医学领域的研究进展,重点探讨其在组织再生、伤口修复、神经修复及柔性医疗器件中的应用。通过总结压电材料的发展历程、制备方法及在生物医学领域的应用,分析其在医学领域的应用现状,并对未来的发展方向进行展望。首先,回顾了压电材料的发展历程,从1880 年居里兄弟发现石英晶体的压电效应,到现代多种压电材料的广泛应用。其次,详细介绍了5 种常用的压电材料的制备方法,包括Sol-gel 法、共沉淀法、水热法、盐分解法和氧化物混合烧结法,并指出这些方法的各有优势,以及分别适用于不同类型的压电材料制备。在医学应用方面,分析了压电材料在骨组织工程、皮肤伤口修复、神经修复及柔性压电器件中的具体应用,并结合相关研究文献,探讨了其作用机制和实际应用效果。然而,目前压电材料在医学应用中仍面临一些挑战,如电信号的频率和振幅难以调节、柔性压电器件的输出性能不稳定等,未来需要进一步研究,以提高压电材料的性能和临床转化率。本综述为压电材料在医学领域的应用提供了全面的参考,有助于推动压电材料在组织再生、伤口修复、神经修复及柔性医疗器件等方面的研究和应用,并且通过深入分析压电材料的制备方法和应用效果,为未来的材料设计和临床应用提供了理论依据和技术支持,具有重要的科学意义和应用价值。

机器学习在生物医用合成材料中的设计与应用

摘要: 生物医用材料包括天然材料和合成材料,其在组织再生和精准给药等医疗领域中具有不可替代的作用。然而,生物医用材料的性能优化长期受限于传统试错法的高成本与低效率。随着材料基因组计划和高通量实验技术的发展,数据驱动的设计方法为生物医用材料的开发提供了新范式。机器学习(Machine learning, ML)作为人工智能的核心分支,能够从海量的多源数据中提取有效特征,建立成分、结构与纳米尺度功能特性之间的构效模型,显著加速了新材料的筛选与性能预测。本文系统综述了机器学习在金属有机框架(MOFs)、水凝胶及生物质炭等生物医用合成材料设计中的创新应用,重点探讨了监督学习、生成模型及可解释人工智能等方法在材料建模中的实施路径与典型范例。结果表明,ML 在多项任务中成效显著,如预测MOFs 的药物负载与释放行为、优化水凝胶的力学性能与生物相容性,以及调控生物质炭的孔隙结构及表面活性等,这不仅提升了材料研发效率,也揭示了材料功能的内在影响机制。目前,ML 虽面临数据标准化不足、模型可解释性有限和实验验证体系不完善等挑战,但通过融合多模态数据库与自动化实验平台,将推动生物医用材料逐步实现智能化设计与个性化应用。本综述旨在为生物医用材料领域研究人员提供基础知识、方法选型参考,并展望了未来的发展方向。

可降解载药栓塞微球研究进展

摘要:载药微球是介入栓塞治疗中常用的栓塞剂, 能够阻断肿瘤供血并局部释放高浓度药物治疗实体恶性肿瘤。然而, 当前应用于临床的药物洗脱载药微球多采用不可降解的聚乙烯醇材料, 存在长期残留、炎症反应以及重复治疗受限等问题。因此, 基于可降解材料的载药微球近年来成为该领域的研究热点之一。系统综述了可降解载药微球的研究进展, 重点关注其材料设计、药物负载方式、多功能集成策略、制备工艺和体内外性能表现。对于可降解材料, 从水解与酶促降解等主要机制出发, 总结了一系列典型高分子材料的结构调控方法与降解行为。在药物递送方面, 阐述了不同理化性质的药物与载体材料之间的相互作用机制。微球的多功能集成方向主要包括显影、形状记忆与热效应等, 而乳化法、微流控以及电喷雾法等制备工艺则为其粒径控制与结构设计提供了重要支撑。体内外研究表明, 此类微球具备良好的栓塞稳定性、可控降解行为和显著的抗肿瘤效果。最后, 对可降解载药微球的未来发展方向作出了展望。

纳米材料在肝癌介入治疗中的研究进展

摘要:肝细胞癌具有较高的发病率与死亡率, 作为全球高发的恶性肿瘤, 多数患者确诊时已处于中晚期, 易错失根治性治疗时机。对于中晚期不可切除的肝细胞癌患者, 经动脉化疗栓塞术是核心的介入治疗手段, 也是改善患者生存预后的关键方式, 而栓塞材料的选择是治疗的核心环节, 其性能直接决定肿瘤血管栓塞的彻底性、化疗药物的释放效率及治疗的安全性。传统栓塞材料存在栓塞不完全、药物释放不稳定、易诱发缺氧性复发等固有局限, 这类问题极大限制经动脉化疗栓塞术的临床疗效。近年来, 随着与材料科学和纳米技术的深度融合, 用于肝癌介入治疗的纳米材料正向集诊断、治疗、监测于一体的精准治疗平台演进。首先围绕各类纳米材料的结构特性、载药栓塞机制及相关基础研究与临床前研究成果进行系统阐述; 其次, 详细介绍纳米材料药物负载与靶向递送、对肿瘤微环境及外界刺激的响应能力, 以及影像引导的多功能整合能力; 最后, 明确用于肝癌介入治疗的纳米材料技术现存的挑战与未来发展方向, 为该领域的临床实践优化与科研创新提供参考。