纳米金刚石的制备方法及在生物医学领域的应用研究进展

摘要:纳米金刚石具有金刚石与纳米材料的双重特性,具有优异的物理化学性质。纳米金刚石作为材料及其衍生技术,已在生物医学的多个领域实现应用。本文综述了纳米金刚石的制备方法,详细讨论了纳米金刚石在生物成像与细胞追踪、超分辨率成像、药物递送、关节置换等领域的研究和应用实例。分析了纳米金刚石在生物医学领域应用的发展趋势和挑战。纳米金刚石在生物医学领域具有广阔的应用前景,关键是如何制备出结构精细、生物相容性好、粒度可控且分散性好的纳米金刚石。

聚集诱导发光分子用于荧光成像治疗研究进展

摘要:聚集诱导发光(Aggregation-induced emission,AIE)分子因其具有易修饰、抗光漂白能力强、荧光成像信噪比高和生物相容性好等特点,被广泛用于生物成像、生物治疗等研究领域。 基于上述特性,AIE分子被开发作为疾病诊断剂,可对病灶区域环境特异性信号识别,在疾病区域聚集并产生明亮荧光信号,定位病灶位置,这种方式可以实时原位可视化病灶,备受关注。 此外,在成像诊断基础之上,AIE分子治疗能力被进一步开发,可用作光热治疗剂、光动力治疗剂等,使成像诊断协同光治疗领域获得快速发展。 因此,本文综述了AIE分子靶向成像协同光治疗在2020-2024年间的研究现状,总结和归纳了其分子结构设计与荧光成像、光治疗效果之间的联系,展望发展方向,希望能给光诊断治疗学的发展带来新的思路。

稀土发光材料在免疫分析中的应用研究进展

摘要:稀土发光材料是以稀土元素为发光中心的一类发光材料,其凭借窄带发射、长的荧光寿命和大的Stokes位移等独特的光物理特性在照明、显示、激光、生物医学、防伪和光通信等众多领域展现出巨大的应用潜力。 本文总结了稀土元素的特性、发光材料的种类与原理,并基于不同稀土材料在时间分辨荧光检测、近红外二区荧光检测和上转换荧光检测等技术中的应用,系统综述了稀土发光材料在免疫分析领域的应用,最后对其在临床实际应用中面临的挑战与未来发展方向进行了展望。

聚氨酯材料在骨缺损修复中的应用

摘要:意外事故或疾病导致的骨缺损是骨科手术中非常常见且棘手的问题,寻找理想的骨修复材料已成为目前骨组织工程的热点之一。聚氨酯(PU)材料是一类软硬段交替排列,具有微相分离结构的多嵌段共聚物,可通过软段结构、硬段比例、结晶度等实现应用性能的调控(机械性能、生物相容性及生物降解性等),在骨缺损修复领域展现出广阔的应用前景。本文综述了近年来PU在骨组织工程领域的设计、合成、改性和生物学性能等方面的研究,并重点介绍了PU在骨再生中的应用进展,包括植入支架、可注射材料和药物载体等,以期为未来PU材料的设计及临床应用提供更多思路。

PET-RAFT聚合催化剂:生物医药与先进制造应用

摘要:光诱导电子转移可逆加成-断裂链转移聚合(Photoinduced Electron Transfer-Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer Polymerization, PET-RAFT聚合,凭借能耗低、反应条件温和、时空可控、反应正交性和耐氧性等特性在聚合领域得到广泛关注与应用,在表面改性方面,PET-RAFT聚合被用于改善材料的表面特性,如生物相容性和抗黏附性。在生物医药领域,PET-RAFT聚合技术用于药物递送系统,如球形胶束和囊泡。此外,PET-RAFT聚合在3D打印和激光写入中的应用展示了其在精确控制材料结构和功能化方面的巨大潜力。PET-RAFT聚合的关键在于寻找合适的光催化剂,目前催化剂包括均相和非均相催化剂体系,均相催化体系如过渡金属络合物、卟啉及酞菁类催化剂、有机染料和半导体材料等,非均相催化剂体系如宏观材料负载型、纳米材料负载型、金属有机框架型、共价有机框架型和共轭微孔聚合物等,其中非均相催化剂可以通过离心和过滤分离对光催化剂进行有效回收利用。未来研究者将开发新型低成本、高效率、易回收、无毒的光催化剂以提高低能光子的使用效率和改善光聚合与环境的相容性。

化学动力学疗法的反应机制及其抗肿瘤应用

摘要:化学动力学疗法(CDT)是指利用金属离子介导的芬顿/类芬顿反应催化过氧化氢生成高细胞毒性的羟基自由基杀伤肿瘤细胞的方法,具有肿瘤特异性、副作用小,以及治疗过程仅由肿瘤内部物质如过氧化氢、谷胱甘肽引发,无需外部刺激等优点。然而肿瘤微环境中高浓度的谷胱甘肽、内源性过氧化氢不足及乏氧等阻碍了CDT的治疗效果。为了提高CDT的疗效,研究人员探索了多种金属离子介导的芬顿/类芬顿反应,进而实现CDT与其他疗法的联合治疗。本文综述了CDT的反应机制及其与多种疗法协同抗肿瘤应用的研究进展。首先讨论了不同金属离子介导的CDT的催化反应机制,深入分析了各种离子催化芬顿或类芬顿反应时的优势和不足。进而,分别详细描述了光热疗法、化疗、光动力疗法等多种疗法与CDT的联合治疗应用于抗肿瘤治疗中的最新研究进展。最后,提出了CDT未来发展的研究方向,以及进一步推动该疗法进行临床应用需要考虑的关键问题。

中国生物微机电系统技术发展现状与展望

摘要:生物微机电系统(Biomedical Microelectromechanical System, BioMEMS) 技术是将生物、机械、电子、物理、化学和信息等多学科交叉融合的前沿技术,其研究和应用极大地推动了生物医学领域技术的进步,并具有低成本产业化的潜力,已经成为世界各主要科技强国大力发展的领域。文章系统总结了BioMEMS在生物检测、医学治疗、微纳操纵等领域的前沿进展和国内外发展现状。总体而言,中国在该领域处于世界一流水平,特别是在材料开发、技术应用层面取得了显著成果。但同时也存在一些问题和发展瓶颈,例如,还需要进一步优化我国现有科研资助和人才培养体系来满足BioMEMS技术多学科交叉属性。文章针对性地提出了该领域未来发展趋势和政策建议,以期为中国后续生物微机电系统技术的发展提供参考。

脑组织生物力学试验方法及力学特性综述

摘要:为深入了解脑组织生物力学特性、生物力学试验方法和脑部损伤生物力学的研究现状,基于国内外学者对脑组织的生物力学研究成果,针对脑组织材料力学试验方法及生物力学特性的分析进行综述,并归纳现有文献的头部有限元模型中用于模拟脑组织的本构模型及材料属性,为脑组织损伤的有限元建模提供参考,并为研究脑组织的损伤机理和损伤预测提供依据。

纳米复合药物治疗脑肿瘤研究热点与挑战

摘要:胶质母细胞瘤(GBM),是中枢神经系统中最具侵袭性和致命性的恶性肿瘤之一。现行治疗手段如手术切除、放疗和化疗等,因GBM 显著的分子异质性、高度侵袭性、血脑屏障(BBB)阻隔以及免疫抑制性肿瘤微环境而效果有限,目前患者5 年生存率仍不足10%。近年来,纳米技术的迅猛发展为GBM 靶向治疗提供了新契机。通过精准调控纳米材料的物理化学特性,纳米复合药物不仅可实现穿越BBB 的高效递送,还能降低全身毒性,增强治疗靶向性。此外,该类药物平台可集成化疗药物、免疫调节剂、基因治疗载体及成像探针,实现诊疗一体化和多模态协同治疗。概述了GBM 的临床治疗现状与主要挑战,分析了其生物学特性及微环境特征,重点探讨了纳米复合药物在GBM 治疗中的设计策略、功能优势、研究进展及转化应用面临的主要问题,旨在为该领域的基础研究与临床应用提供参考与思路。

自驱动纳米发电机及其生物医学应用研究

摘要:穿戴式/植入式医疗设备的可持续运行对于下一代个性化医疗至关重要。然而,有限的电池容量是大多数穿戴式/植入式医疗电子设备面临的关键挑战。人体富含机械和化学能(如呼吸、运动、血液循环、葡萄糖的氧化还原等),已有多种方法从机体获取机械能为穿戴式/植入式医疗设备供电的。综述基于压电效应、摩擦电效应的纳米发电机能量收集器的原理,分析用于穿戴式/植入式医疗设备纳米发电机材料的选择与设计、能量输出、耐久性及其在生物医学上的典型应用和评估标准。PENG 更适于用作高频振动收集能量,而TENG 设备能更有效地将频率低于4 Hz 的机械能转换为电能,这使其能够从人体的低频运动(如胃肠运动)中收集能量。两者均可将机体的机械能转化为有用的电能,为各种穿戴式和可植入式微型电子医疗设备提供动力。依据穿戴式/植入式医疗设备的实际需求,讨论了纳米发电机的前景和面临的挑战。自供电的纳米发电机可以收集生物信息并充当电子医疗器件的电源,从而能够应用于健康监测和生理功能调节,如监测生理信号(心率,血压,呼吸节律,运动),药物输送,神经刺激等。随着生物医学设备的开发应用不断增加,未来会继续带来新的诊断工具和更有效的医学治疗方式。