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智能蛋白质工程

智能蛋白质工程

摘要：蛋白质是生命活动的重要基础物质，在生物体内扮演着多种关键角色，包括构建细胞结构、参与代谢和能量转化、调节生理功能、提供免疫保护、传递信号等。蛋白质多样化的功能是通过其特定的氨基酸序列，以及相应的三维结构来实现的。蛋白质工程通过改变或设计蛋白质的序列与结构来实现特定的功能，从而扩展对蛋白质的理解，并为生物医学、生物材料、生物工程及其他领域的研究提供强大的工具和技术支持。近年来，随着算法的进步、大数据的积累，以及硬件计算能力的提升，人工智能技术得到了快速发展，并逐渐应用于蛋白质工程领域，形成了智能蛋白质工程。通过运用基因组、蛋白质组、蛋白质结构数据库等生物学大数据，以及在数据基础上建立各类先进的深度学习模型，智能蛋白质工程能够实现高效、精准、可预测的蛋白质设计和改造。本文主要侧重于智能蛋白质工程的四个方面，即结构设计、无骨架的序列设计、基于骨架的序列设计，以及其他辅助设计方法，总结了人工智能技术在这些领域取得的最新进展，并汇总了近年来采用智能蛋白质工程技术取得的实践成果。智能蛋白质工程作为一种新兴的技术和方法，展示了巨大的潜力和前景，为未来科学研究和技术创新带来深远的影响，并为解决全球性挑战提供新的解决方案和工具。
医疗 2025年03月10日
医用介入导丝用疏水和亲水涂层的研究进展

医用介入导丝用疏水和亲水涂层的研究进展

摘要：医用介入导丝被广泛应用于各类介入手术，是目前经皮冠状动脉成形（PTCA）术及经皮血管成形术（PTA）中常用的医疗器械之一。在医用介入导丝表面添加亲水或疏水涂层，可以减小导丝在临床应用中的组织摩擦和组织损伤，有效提高导丝的通过性、抗菌性和生物相容性，减少炎症。综述了近年来国内外医用介入导丝亲水和疏水涂层材料，介绍了这些涂层的机理、附着力优化、抗菌修饰等方面内容，重点介绍了聚四氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚对二甲苯等涂层材料体系的研究进展，介绍了不同材料体系在医用导丝亲水和疏水涂层的作用机理和实际应用，同时介绍了亲疏水涂层的制备工艺，重点阐述了层层自组装、紫外光接枝、等离子体接枝和化学气相沉积等制备方法的可操作性、优势和劣势。最后在总结前人研究成果的基础上，对医用介入导丝涂层的现状及面临的问题进行了探讨，并对医用介入导丝涂层的发展方向及提高涂层综合性能等方面进行了展望。
医疗 2024年11月18日
原位冷冻电镜技术和可视蛋白质组学前沿

原位冷冻电镜技术和可视蛋白质组学前沿

摘要：近年来，随着原位冷冻电镜技术和人工智能技术的不断发展，结构生物学的研究模式发生了重大转变。结构解析不再局限于分离提纯的单一生物大分子，而是在细胞甚至组织内原位直接解析生物大分子的高分辨率结构，并对亚细胞区域整体分子景观进行结构探索，从而更深刻地理解细胞与组织内生命活动的分子机制。通过展示细胞内不同蛋白质复合物的精细原位结构，可以进一步生成蛋白质组的可视化定量空间分子结构功能图谱，即可视蛋白质组学。以原位冷冻电镜技术为代表的新技术能够在空间水平阐明细胞内蛋白质组的三维相互作用网络，促进从整体上系统性地理解细胞内生物大分子结构功能与互作机制。为推动中国原位冷冻电镜技术和可视蛋白质组学的发展，本文总结了其研究模式和最新前沿进展，结合具体实例展示了新概念与新技术的先进性，并对发展前景进行了展望。
医疗 2026年03月19日
可生物降解合成纤维

可生物降解合成纤维

摘要：通过化学过程和微生物与酶等生物过程来生产生物可降解塑料发展迅速，在一些领域替代不可降解塑料，有利于“白色污染”的治理。纤维材料是一类通过普通材料经过特殊加工而得到的一维材料。可生物降解材料制备成纤维材料，在纤维增强复合材料、纺织品及生物医学领域的应用具有重要意义。本文针对材料可生物降解机理和生物降解合成纤维制备方法、研究现状，以及基于可生物降解合成纤维的复合材料进行评述，并对材料纺丝成型方式、说明部分生物可降解塑料与常规纤维成型方式的适用关系，并指出了生物可降解合成纤维材料发展所面临的挑战和发展前景。
医疗 2026年04月15日
卡拉胶水凝胶在生物医学领域中的应用进展

卡拉胶水凝胶在生物医学领域中的应用进展

摘要：卡拉胶（Ｃａｒｒａｇｅｅｎａｎ，ＣＧ）是从红海藻中提取的一类天然硫酸酯多糖，具有优异的生物相容性、生物降解性、抗氧化、抗病毒和抗肿瘤等特性，是一种可靠的绿色基质。以卡拉胶为基底，通过与其它生物材料的结合以及物理或化学交联等交联方式制备的具有各种结构和性质（机械强度、凝胶性质和细胞亲和力）的水凝胶，可以广泛应用于生物医学领域。综述了几种形式的卡拉胶水凝胶以及其在药物递送、创面愈合、组织工程、生物智能传感方面的应用进展，为卡拉胶在生物医学领域的发展提供理论依据。
医疗 2024年01月22日
具有生物活性的多聚磷酸盐材料在骨修复中的应用：基础、进展与挑战

具有生物活性的多聚磷酸盐材料在骨修复中的应用：基础、进展与挑战

摘要：随着人们对骨修复和组织工程支架材料研究的深入，功能性骨科生物材料应运而生。无机多聚磷酸盐（polyphosphate, polyP）是一种具有高能磷酸键的聚合物，存在于成骨细胞和血小板中，其降解产物如磷酸根离子和产生的能量可以参与骨再生和代谢。受此启发，人们将polyP开发为新型骨修复材料，包括非晶态和结晶态两种结构，在体内外的实验研究都取得了丰富的成果。本文综合阐述了这种独特的能量自给型生物材料的生理功能、材料设计、制备方法、生物学效应及相关机制的进展，为其在骨修复中的应用提供依据。本文也同时讨论了polyP材料面临的挑战和争议，以期推动其临床转化。
医疗 2024年11月08日
纳米材料在辐射损伤防治中的应用

纳米材料在辐射损伤防治中的应用

摘要：放射性损伤是决定放疗患者预后的重要因素，因此，开发预防和治疗放射性损伤的药物具有重要的临床意义。新型纳米药物在放射性损伤防治中展现出相较于传统防护药物的独特优势，如延长体内循环时间和提高靶向递送效率，并可根据损伤部位的特定微环境进行设计，因此，纳米药物克服了传统辐射防护剂半衰期短、靶向性差等缺点。本文综述了近期纳米材料在辐射损伤防治中的研究进展。首先介绍了辐射损伤机制，包括DNA双链断裂和活性氧类的损伤。随后针对特定的辐射损伤机制总结了对应的防护策略，并系统介绍了针对放射性造血系统、胃肠道、皮肤、肺、脑、心脏、口腔黏膜等损伤的纳米材料设计策略。最后总结了纳米材料在辐射防护领域所面临的挑战和未来发展的重点方向。纳米材料在长期生物相容性和精准靶向等方面仍面临挑战，未来的研究应集中在优化设计、提高临床转化潜力以及确保其长期安全性等方面。本文将为辐射防护纳米材料的设计提供参考。
医疗 2026年03月16日
智能活体材料的设计、集成及应用

智能活体材料的设计、集成及应用

摘要：智能活体材料是材料科学与合成生物学深度交叉融合的创新领域，通过将工程化生命系统与非生命组分有机结合，赋予材料自我修复、环境响应及自适应等类生命特性。其核心目标是利用人工基因线路对微生物进行编程，从而实现自组织活体材料的智能调控，或结合半导体、水凝胶等人工材料构建杂合活体材料体系，突破天然生物系统的功能局限。目前智能活体材料在智能传感、精准医疗、环境修复、能源转化及智能建筑等领域展现出广阔应用前景，其发展将推动多学科交叉融合。该领域还需要在生物合成与生物集成、自我修复与自我再生、环境响应性与多细胞系统三个方面进行加强，提升智能化程度，为可持续发展与材料的产业变革提供新范式。
医疗 2026年04月08日
医用不锈钢研究新进展

医用不锈钢研究新进展

摘要：医用不锈钢由于具有良好的综合性能以及成熟的生产加工工艺，已广泛应用于骨科、齿科、心血管介入等医疗领域，以及各类外科手术工具，但仍然存在一些临床问题，并面临着其他生物材料带来的挑战。发展新型医用不锈钢，进一步提高医用不锈钢的使用性能，具有重要的现实意义。本文简要介绍了作者团队近年来在高氮无镍不锈钢、抗菌不锈钢、抗支架内再狭窄不锈钢等新型医用不锈钢研究开发方面的重要进展，展现了其临床应用的潜力和前景。
医疗 2024年01月22日
熔融沉积法制备骨组织工程支架的应用进展

熔融沉积法制备骨组织工程支架的应用进展

摘要: 人工骨支架材料因来源广泛、免疫排斥风险低及可个性化定制等优点在骨替代材料领域中受到广泛关注。传统的骨支架制造工艺复杂且难以控制其内部结构，严重阻碍了骨支架的研发。3D 打印技术及其与骨组织工程的结合推动了骨支架领域的快速发展。熔融沉积制造( fused deposition modeling，FDM) 作为3D 打印技术的一种，其原理简单、成本低，可准确、快速地制备结构复杂、外观个性的骨支架。本文从组成、结构和功能角度对FDM 技术制备的骨支架进行分类，阐述其应用及研究进展，最后展望FDM 骨支架在未来的临床应用和发展趋势，以期进一步为骨支架研究提供参考。
医疗 2024年11月04日