医用可降解Zn合金液态成形技术进展

摘要:Zn合金凭借其良好的力学性能、生物相容性以及可体内安全降解等优势成为新一代可降解医用金属材料,已被用于制备血管支架、界面螺钉、悬吊带袢板、肠胃吻合钉等植入器械。液态成形通常作为可降解Zn 合金从原料到植入器械的第一个制备环节,在调控可降解Zn合金材料和器械的性能中发挥关键作用。总结了Zn合金的重力铸造、压铸、渗流铸造、薄带连铸、定向凝固、高压凝固、粉床熔融3D打印等液态成形技术的研究进展,分析了影响Zn合金液态成形质量的因素,展望了医用可降解Zn合金液态成形领域的研究方向。

生物医用钛表面构建二氧化钛纳米管阵列传递抗菌药物的研究进展

摘要:二氧化钛纳米管(TiO2 NTs)作为一种新型表面改性材料,因其独特的纳米结构、高比表面积及优异的抗菌和药物缓释能力,已成为生物医用材料研究的热点。系统综述TiO2 NTs 的构建方法及其在抗菌领域的应用进展,重点分析纳米管在细菌感染控制中的作用及其对药物释放的调控机制。同时,探讨多种抗菌剂的分类及负载方法,包括物理吸附、层层自组装和溶液浸渍等技术,并分析封接技术在提升药物释放效率中的关键作用及影响因素。尽管TiO2 NTs 在抗菌性能和生物相容性方面展现出巨大潜力,其实际应用仍面临结构稳定性、药物释放精准度及长期安全性等挑战。未来研究应聚焦于优化纳米管设计、开发多功能复合材料并通过临床试验验证其长期效果,以进一步推动其在医学领域的广泛应用。

面向精准医疗的生/机界面仿生设计技术现状与发展趋势

摘要:精准医疗的发展亟需高效、稳定且多功能的生机界面。大自然中丰富的微纳结构与功能机制为生机界面设计提供了重要的灵感源泉,但面向精准医疗的生机界面仿生设计仍然缺少深入、系统的综述研究。系统梳理生机界面设计中的典型仿生策略,重点介绍防粘、粘附增强、液体定向传输与微针穿刺等生物功能结构的原理及其在界面构建中的应用价值,探讨激光加工、3D 打印等前沿制造技术在实现多尺度仿生结构制造方面的优势与局限。结合精准医疗领域中的典型应用实例,包括防粘电刀、粘附贴片、可穿戴微流体诊疗传感器与药物递送系统,展示出仿生结构在提升界面适配性、功能集成度与临床适用性方面的显著优势。最后,展望人工智能、智能响应材料、多材料3D 打印等新兴技术对推动仿生生机界面发展的重要作用。主要提出结合智能材料的动态化仿生设计和结合人工智能的智能化界面设计的指导性观点,可填补行业和领域目前缺少这类综述文章来引领的空白,对未来精准医疗中生机界面的仿生设计制造的发展具有一定借鉴意义。

医用镁及其合金表面改性自组装涂层的研究进展

摘要:医用镁及镁合金因其可控降解性、与人体骨骼匹配的力学性能及良好的生物相容性,成为生物医学领域的研究热点。然而,其快速降解和氢气析出问题限制了临床应用。传统表面改性技术虽能改善其耐蚀性和生物相容性,但存在抗菌药物负载能力有限、涂层功能单一等问题。自组装技术作为一种高效、灵活的表面改性方法,通过静电力、氢键等作用力实现涂层的精确构建,能显著提升镁合金的耐蚀性、抗菌性和骨整合能力。本文主要从层层自组装涂层的构建策略与作用机理出发,综述了医用镁合金表面自组装涂层的研究动态;介绍了自组装改性的工艺原理,阐述了该技术的优缺点;系统分析了自组装涂层对医用镁合金降解的影响,并对其发展方向进行了展望,以推动医用镁合金在医学领域的广泛应用。

微纳米生物活性玻璃: 功能化设计与血管化皮肤再生

摘要: 生物活性玻璃(BG)材料是一类重要的非晶态无机医用材料, 在硬组织修复领域临床应用多年, 表现出独特的组织修复活性。近年研究发现, BG 在促进软组织修复方面也表现出有效的修复活性, 具有重要的应用价值。与传统BG相比, 微纳米生物活性玻璃(MNBG)具有独特的微纳米结构, 不仅保留了传统BG优良的化学组成, 而且具有更大的比表面积和更高的反应活性, 在促进血管化皮肤修复再生方面表现出重要的应用潜力。本文重点讨论了MNBG 在调控血管化及皮肤再生方面的研究进展, 主要包括MNBG 促进血管化的能力, 调控免疫细胞的功能, 以及抗氧化、抗炎和抗菌性能, 这些特性使得MNBG 能够有效刺激血管形成, 同时降低炎症反应, 抑制细菌感染, 从而促进伤口愈合和组织修复。进一步总结了MNBG 在皮肤创面血管化和修复方面的重要研究进展, 并对MNBG 目前皮肤创面修复应用中存在的问题和未来的研究方向提出了相应的建议, 以期推动MNBG 在皮肤修复领域中的应用转化。

生命健康领域中粒子加速器技术与应用发展研究

摘要:随着人口老龄化加剧、环境风险增加、疾病谱系变化,居民的重大慢性疾病发病率持续上升,亟需依托科技手段实现相关疾病的早筛早诊、精准治疗、有效干预;粒子加速器作为多学科交叉集成的重要装备,广泛嵌入放射诊断、放射治疗、放射性药物制备、辐照消毒等生命健康关键场景,开展功能拓展与系统集成的价值突出。本文系统梳理了粒子加速器的技术特征与5 类典型应用场景,总结了生命健康领域中粒子加速器的应用进展、前沿方向、发展策略以及技术、应用、政策维度面临的发展挑战,提出了诊断加速器的自主化与智能化、治疗加速器的国产替代、核药加速器的集成部署、以粒子加速器为核心的医疗产业平台等重点发展任务。可在构建闭环式政策协同机制、开展核心环节突破与系统集成、提升注册效率与医保适配性、培育协同创新生态并提升社会接受度等方面采取行动,精准推进生命健康领域中粒子加速器的技术攻关与应用拓展,增强我国高端医疗装备自主化发展能力。

医用高熵合金植入物研究进展

摘要:因创伤、感染、肿瘤等原因造成的骨折和骨缺损问题一直广受关注。尽管人体骨组织有一定的再生和修复能力,但单纯依靠骨再生难以完成骨缺损的修复。当下TC4钛合金、不锈钢和铬钼合金等传统医用材料与人体细胞相容性较低,因此迫切需要开发出力学性能优良、生物相容性适宜的新型生物材料来解决长期植入引起的应力屏蔽和细胞相容性差等不良反应的共同难题。由于存在鸡尾酒效应,高熵合金具有可适应性调节的力学性能和良好的生物相容性,已被广泛应用至新型医用植入物材料。从医用高熵合金元素选择、力学性能、生物性能及耐蚀性4个方面探讨了目前医用高熵合金植入物材料的研究热点及进展,并展望了未来医用高熵合金的发展趋势,为后续新型医用高熵合金植入物材料的研究提供方法、思路和理论支撑。

医用硅橡胶表面改性技术的研究与应用

摘要:硅橡胶高分子材料由于其耐高温、耐老化、透明度高,以及无毒无味、力学性能优越和生物兼容性好等优点,在生命科学和医学领域得到广泛应用。然而,随着医学技术的不断进步,对医用制品的要求也变得日益严格。硅橡胶植入生物体内容易引起微生物污染,并且其表层与细胞之间的摩擦可能导致细胞组织结构损坏,从而降低硅橡胶植入物的适用性并影响其临床应用。简要介绍了医用硅橡胶的特性及其发展历史,并通过综述国内外研究成果,概述了表面改性硅橡胶在抗菌性能和表面润滑性能方面的研究。常用的抗菌涂层包括纳米金属、抗生素和一氧化氮,常用的润滑涂层包括聚乙二醇、聚丙烯酰胺和透明质酸,以及其他类型的润滑涂层,对各种类型的涂层从制备类型、研究方法、功能效果等方面进行总结归纳,并简要介绍其存在的不足之处,如生物相容性、细菌耐药性和操作工艺等问题,以及可能的改进方法。此外,简要总结了常用的涂层制备方法,并重点介绍了气相沉积技术、紫外光接枝技术以及可逆-失活自由基聚合技术。最后,通过对当前硅橡胶表面改性方法的总结与思考,展望了未来硅橡胶表面改性的研究方向,以期获得性能更加优异的医用硅橡胶。

心血管系统植入物抗菌表面的研究进展

摘要:心血管系统植入物长期留置在人体与循环血液接触,在围手术期及留置期间均面临感染风险,极大地威胁着患者的生命安全。细菌在植入物上的黏附和繁殖是植入物引起心血管组织感染的主要原因。赋予心血管系统植入物抗菌功能可有效降低细菌感染发生概率,保障患者生存状态。随着抗菌表面的研究发展,出现了防黏附和杀菌两大类抗菌表面。防黏附表面不含杀菌活性物质,因此很少单独用于抗菌。主要从释放型抗菌、接触型抗菌和可再生型抗菌三方面介绍了杀菌型抗菌表面。释放型抗菌表面主要包含抗生素抗菌、金属粒子抗菌、NO 抗菌和pH 控释涂层以及4 种表面的抗菌机理;接触型抗菌表面主要包含季铵盐抗菌、壳聚糖抗菌和抗菌肽抗菌及其抗菌机理;针对现有的抗菌表面难以避免被细菌残片污染的情况,介绍了可再生抗菌表面,该方法受启发于爬行动物的蜕皮行为,通过牺牲多层结构中的夹层,带走因细菌污染丧失抗菌功能的顶层,裸露出新的抗菌功能表面,实现抗菌表面再生,为长期抗菌功能构建提供了方向。最后,指出了当前心血管系统植入物抗菌功能表面存在的缺陷,并对未来进行了展望。

超疏水表面在血液接触类医疗器械中的应用进展

摘要:医疗器械与血液接触时易引发凝血、排斥等不良反应,会显著增加感染风险。研究表明,构建超疏水表面能够有效减少生物分子黏附,改善溶血和凝血现象,抑制微生物生长,显著提升血液相容性,因而在血液接触器械表面获得广泛应用。然而,目前对超疏水表面与血液、细胞及细菌相互作用的机制仍缺乏系统性认知,这在一定程度上限制了其进一步应用。为推进超疏水表面在医疗领域的应用与发展,系统总结了当前超疏水表面的构建策略、方法及材料体系,深入探讨了超疏水表面与血液中血浆蛋白、血小板和红细胞的相互作用机理。研究发现,超疏水表面的特定微纳结构形貌能够有效调控表面与血液成分的暴露面积和可附着区域,改变表面蛋白的吸附构型,优化表面血液流动的流体动力学特性,从而实现对表面血液相容性及其耐久性的精准调控。还全面综述了超疏水表面在植入式医疗器械、体外循环设备和伤口敷料等血液接触医疗器械中的创新应用,证实超疏水涂层在该领域具有广阔的应用前景。最后,前瞻性地指出了该领域面临的主要挑战,包括涂层的长期稳定性、使用耐久性以及生物相容性综合评价体系的建立。研究结果为未来超疏水表面在医疗器械中的优化设计和临床转化提供了重要的理论支撑和实践指导,对促进医疗器械表面改性技术的发展具有重要的参考价值。