人工软骨支架材料、结构设计与制备技术研究进

摘要:骨软骨是一种半透明状组织,主要功能是传递、吸收应力和减少摩擦。由于结构和功能复杂性,软骨一旦受损很难修复和再生,软骨缺损治疗仍是一大临床难题。随着再生医学蓬勃发展,组织工程人工软骨技术有望在软骨修复和治疗领域发挥重要作用。首先介绍了天然关节软骨不同分层的解剖结构和功能特征,然后重点从人工软骨支架构建材料、结构设计和制备技术等方面系统地综述了人工软骨组织工程技术的最新进展,最后讨论了人工软骨支架当前面临主要问题和未来发展方向,以期为相关研究提供参考。

近红外脑功能成像技术发展及应用趋势

摘要:近红外脑功能成像(fNIRS)作为一种新兴的无创神经影像技术,凭借良好的便携性、抗运动/电磁干扰能力,以及在时间分辨率与空间分辨率之间的优良平衡,为实现自然状态下高分辨脑观察提供了重要的技术平台。近年来,中国fNIRS 科研及产业发展蓬勃,不仅研制出自主知识产权的高端设备,逐步打破国外技术垄断,还极大推动了fNIRS 在临床的广泛应用。文章从技术与应用两个维度,综述了fNIRS 的发展现状,分析当前面临的问题与挑战,展望未来发展趋势,并从装备迭代升级、标准构建、脑机接口技术工程化和复合型人才培养4 个方面提出发展建议,以期推动该技术在中国脑科学研究和临床转化中的深度应用。

应对老龄化所致慢病的智能生物材料

摘要:人口老龄化进程的不断加速直接导致骨质疏松和心血管疾病等慢性病高发, 对以组织修复材料为核心的临床治疗方法提出了巨大挑战. 本综述通过回顾生物材料的发展历程, 总结归纳了各阶段生物材料的优劣势, 同时详细论述了老龄化病损组织修复所面临的组织功能和微环境稳态难以维持的难题, 最后基于此探讨如何结合人工智能、材料生物学、影像组学等新兴技术, 研发能感知生理病理微环境, 适时响应和主动调控生物学效应,并全周期适配病损组织修复进程的新一代“自适应”智能生物材料.

人工细胞的构筑及生物医学应用

摘要:人工细胞是一类具有活细胞结构和功能特性的人造微囊体,因相关研究对于探寻生命起源、构筑生物活性材料的重要意义,成为近年来材料、化学、生物医学等多学科交叉领域的研究热点。根据构筑方法是从微观到宏观尺度,还是相反地从宏观到微观尺度,构筑人工细胞的方法可分为“自下而上”和“自上而下”两大类,两者各具特色、互为补充。其中,由自下而上方法构筑的人工细胞具备更为丰富的生物分子构筑单元和灵活的功能性,因而在生物医学领域展现出巨大的应用前景。基于如上背景,本文综述了由各类方法构筑的人工细胞模型,包括脂质体囊泡、多糖囊泡、蛋白类囊泡、聚合物囊泡和无机胶体囊泡等;并根据不同种类人工细胞的功能特性,讨论了它们作为生物分子运输载体、微型反应器、生物传感器和信号调节器等在生物医学领域尤其是医学诊断和治疗中的应用现状。

3D打印多孔钛个性化根形种植体的体内骨愈合研究

[摘要]目的:观察不同设计方式的3D打印多孔钛个性化根形种植体在体内的骨愈合效果,为此新型种植体的研发提供参考依据。方法:利用CBCT影像技术、逆向工程、计算机辅助设计等技术设计了3组具有不同结构的多孔钛个性化根形种植体。通过3D打印技术制作的多孔钛个性化根形种植体通过手术的方式植入比格犬颌骨内。3个月后,获取比格犬颌骨标本,通过X线片、Micro-CT和硬组织切片染色等方法观察种植体骨结合情况。结果:动物术后大体观察、影像学和组织学检测均显示此个性化种植体在体内具有良好的生物安全性,骨组织长入多孔结构内部,种植体与周围骨组织均产生骨结合。3组个性化种植体中,A组单根式种植体成骨效果最好,其次为C组分根式,成骨效果最差的是B组多根联合式。结论:通过比格犬动物体内实验证明此3D打印多孔钛个性化根形种植体在动物体内均能够达到良好的骨结合,其中采用单根式或分根式植入成果效果最好。

医用贵金属材料的研究进展

摘要:贵金属材料由于其良好的生物相容性,长期使用的安全性以及可靠性,优异的耐腐蚀性,以及易于加工的特点,在医用材料应用领域也越来越广泛。本文从医用贵金属(金、银、铂及其合金)的历史发展出发,在概述医用贵金属材料在牙科、植介入材料、生物医用传感器等的研究现状的基础上,进而探讨近年来医用贵金属材料所取得的新进展与突破。

抗生素全细胞生物传感器的设计与应用研究进展

摘要:抗生素是由微生物产生或人工合成的具有杀菌或抑菌活性的化学物质,被广泛应用于临床治疗以及畜牧业和水产养殖行业中,使得土壤、水体和食品等环境中抗生素的残留问题非常突出;与此同时,抗生素耐药性问题日益严重,新型抗生素的开发迫在眉睫。全细胞生物传感器可以利用微生物细胞将抗生素信号转换为可读信号,不仅能够简单快速、灵敏准确地对抗生素进行动态检测,还能有效地发现新型抗生素。本文对目前报道的抗生素全细胞生物传感器进行了全面的梳理和总结,将其分为特异型和广谱型两大类型,并重点阐述了两大类型抗生素生物传感器的设计原理与应用实例,为其他抗生素全细胞生物传感器的构建及应用提供了借鉴。

基于机器视觉辅助避障的导盲手杖设计

摘要: 视障人群的出行及日常活动普遍依赖导盲犬、导盲手杖或他人帮扶等方式,但随着经济发展,城市规划变得越来越密集,城市布局和道路规划的复杂度也逐渐增加,上述方法已经不能够保障视障人士的出行及日常生活安全,因此加强对视障群体的关注力度、提高其生活质量是我们亟待解决的问题。本设计着眼于机器视觉对彩色信息和深度图像的去噪、滤波、目标标定等处理,加以机器学习训练,实现图像的色彩识别、常见障碍物识别及距离测量功能,将分析结果转换为音频信号并通过语音输出给用户,给予一定行进建议,致力于为视障人士提供避障服务,降低在行走过程中因无法提前预测的障碍物对出行造成的负面影响。

耳蜗感音机理研究及临床应用

摘要:听力损失与耳聋疾病已严重威胁人类健康和影响人们的生活质量。耳是人体中重要的感觉器官,耳蜗是人耳关键的感音结构,受限于其复杂精密且位置隐蔽,导致实验研究存在诸多难以克服的困难,迄今为止诠释耳蜗感音机理仍是医学的重要难题。因此,融合数学、力学、生物和医学的多学科交叉原理,建立真实有效的耳蜗结构生物力学模型,深入研究耳蜗的感音机理,为听力修复和临床治疗提供理论基础是许多科学家关注的焦点。本文总结了当前耳蜗感音机理及临床应用研究现状,指出当前尚存在的问题,并对今后的研究工作进行展望。

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。