生物医学领域用比色传感器的先进制造技术

摘要:针对生物医学检测领域比色传感器在疾病诊断、健康监测及环境检测中的应用及其早期技术局限性展开介绍,对数控雕刻、机械压印、激光加工、光刻技术以及3D打印等先进制造技术在传感器微结构制备中的应用与发展进行讨论。数控雕刻法具有低成本和操作简便的优势;机械压印技术适用于高分辨率通道和屏障结构的批量生产;激光加工技术实现快速且非接触式的加工;光刻技术则支持高精度多层集成;3D打印则为快速原型制作和定制化开发提供可能。通过对其技术优势、局限性以及适用性的对比分析指出,多工艺融合与自动化集成将是未来提高比色传感器灵敏度、稳定性和规模化生产能力的关键,将推动其在临床诊断、便携检测和家庭健康监控中的广泛应用。

电离辐射诱导药物的释放或激活

摘要:利用医用放疗射线诱导的化学键可控解离,从而释放或激活生物活性化合物,可以用于放疗诱导的靶向化疗. 这种方法利用了辐射射线的精确性和化疗药物的强效细胞毒性,实现对药物的激活或释放在空间和时间上的可控,在临床应用上具有广阔的前景. 本文综述了近年来研究者们报道的电离辐射诱导药物释放或激活的最新策略,包括传统的高分子囊泡和胶束响应、新型二硒键、含碲响应性高分子以及羟基自由基和水合电子响应有机小分子化合物等,分别阐述了不同策略的优势和缺点如作用机制不清楚、辐照响应灵敏度依然较低等,并对电离辐射诱导药物释放策略的研究前景进行了展望,为肿瘤治疗提供了创新策略.

生物材料在多尺度力治疗学中应用的2022年度研究进展

摘要:随着对生物力学与力学生物学机制理解的深入,力学如何应用于疾病治疗受到越来越多的关注,由此产生了力治疗学这一新兴领域。生物材料与力治疗学的结合,为疾病的力学治疗提供了多样化的干预途径与丰富的技术手段。本文结合2022 年度生物材料在力治疗学中应用的最新进展,着眼于多尺度的力治疗途径分析,从器官与组织、微组织、细胞与亚细胞和分子4 个尺度,探讨生物材料如何服务于力治疗学应用,以期助力多学科交叉研究发展、推动力治疗研究的转化与应用。

金属血管支架表面功能处理研究进展

摘要:对金属血管支架表面功能处理方法进行综述分析。金属血管支架主要用于治疗堵塞的心脑血管疾病,使血液正常流通。首先介绍血管支架所用金属材料及其优缺点,包括不锈钢、钴铬合金、镍钛合金,以及可降解的镁、铁、锌合金等。经临床反馈可知,金属血管支架被植入人体后,普遍存在支架内再狭窄,易诱发血栓等并发症、力学性能不足等严重的应用痛点。表面功能处理是改善金属血管支架生物相容性、降低血栓发生率和提高力学性能的关键技术,有利于加强临床治疗效果。随着材料科学和表面工程的发展,针对金属支架的表面改性研究取得了显著进展。重点介绍涂层技术、表层改性、表面织构等3 种技术,从细胞内皮化、促进血管再生、降低支架内再狭窄和血栓等生物性能方面,以及耐用性、疲劳强度等力学性能方面,分析这些先进方法对金属支架性能的影响。最后,结合新材料、新技术与个性化医疗,对金属血管支架的未来研究方向进行展望,旨在为相关领域的研究提供参考,推动金属血管支架的进一步发展与应用。

石墨烯柔性生物传感技术与可穿戴式精准医疗健康监护应用

摘要:可穿戴柔性电子技术是医疗健康监测,尤其是心血管疾病监测的重要发展方向之一。脉搏波是评估心血管健康的重要信息来源,但它属于非平稳弱信号,对检测端的灵敏度与稳定性具有较高要求。本文从解决可穿戴健康监测的柔性传感关键技术问题出发,设计并开发了具有多级分支微结构的石墨烯柔性压力传感器,显著提高了对脉搏波的传感性能,并构建了可穿戴柔性传感脉搏波健康监测系统,建立了基于单点桡动脉脉搏波和Transformer架构的类感知无袖带血压监测算法,对人体收缩压和舒张压的预测误差分别为0.7±10.5mmHg 和0.5±6.1mmHg。本工作可以为心血管健康动态监测系统与应用研究、可穿戴式精准医疗健康监护提供重要技术支持。

虚拟现实具身康复发展现状与展望

摘要:虚拟现实技术已广泛应用于康复领域,但临床效果仍存在巨大争议。虚拟现实具身康复基于身体表征和具身感重塑来理解和分析虚拟现实多感觉通道刺激对功能恢复的影响,为提升虚拟现实康复系统临床应用效果提供了新的视角和思路。文章阐述了虚拟现实具身康复的发展现状、核心理念和定义,梳理了其关键技术、临床应用和机制研究等方面的研究进展,并展望发展趋势和挑战,最后提出对策建议。

氨基酸基材料在基因与药物传递领域的应用

摘要:氨基酸基材料如聚氨基酸、多肽、蛋白等具有独特的理化性质、生物活性和良好的生物相容性,在生物医学领域展现出广泛的应用前景,尤其在基因与药物传递领域. 本文介绍了不同类型的氨基酸基材料包括聚氨基酸、多肽、蛋白及其功能化衍生物在基因和药物传递中的应用及研究进展,简述了氨基酸基传递载体与其他材料比较的优势,总结了常见的提高氨基酸基载体性能的策略,重点分析了这些材料在促进基因与药物传递及提高疾病疗效方面的作用和机制,包括通过优化载体材料的结构与性能提高基因及药物传递效率;利用载体材料实现组织、细胞及细胞器的靶向递送、刺激响应性递送;提高载体克服细胞外及细胞内传递屏障的能力等. 指出了本领域所面临的问题和挑战,提出了对材料研发及实际应用的建议和思路.

可降解镁合金医疗器械的研发现状

摘要:相对于传统医用金属材料,镁及其合金具有低密度、高比强度和比刚度以及与人体密质骨相近的弹性模量。这类新型医用金属材料的应用使人们摒弃了通常将医用金属作为生物惰性材料使用的传统思想,而巧妙地利用镁及其合金在人体环境中可发生腐蚀(降解)的特性,以可控方式实现其植入物在体内的修复功能,并逐渐降解直至最终消失。本文综述了目前文献报道的各种可降解镁合金医疗器械及其相关在体试验结果,指出其优势与不足,并对其未来发展前景进行了展望。

穿戴式步态失稳精准干预关键技术与挑战

摘要:老龄功能退化与下肢功能障碍会导致步态失稳,而步态失稳是跌倒伤害最直接危险因素,会严重降低老年人的生活质量,并增加跌倒和死亡风险。穿戴式步态失稳精准干预技术是解决步态失稳危害的关键。然而,目前国内外失稳干预以单一通用技术为主,缺乏穿戴式、个性化和全流程的解决方案。基于此,文章将步态失稳干预全过程精细划分出5 个阶段,综述了步态失稳机理、监测、预警、防护、康复训练和监护管理技术的发展现状,分析比较了国内外技术特点和差异性;总结了步态失稳精准干预技术发展面临的关键问题,并从基础研究、技术研发和政策扶持等方面对未来技术的发展规划提出了相关建议。

植入式生物可降解电化学储能器件的研究进展

摘要:新型生物可降解的植入式医疗电子器件在个性化健康监测和疾病的精准诊疗方面展现出巨大的应用潜力. 然而, 真正实现临床应用还面临着诸多挑战, 尤其是缺乏与之相匹配的生物可降解能源器件. 现有的植入式电池体积庞大、封装坚硬, 与柔软的生物组织机械失配. 此外, 电池所使用材料包含有毒有害物质, 植入体内后存在严重的安全隐患, 更重要的是服役结束后需要通过二次手术移除, 这给患者带来了极大的身体和经济负担. 具有瞬态特性和良好生物相容性的柔性供能器件为解决以上问题提供了新的途径. 其中, 生物可降解电化学储能器件具有独立的供电能力, 基本不受外部条件约束, 这与植入式医疗电子的特殊应用场景完美契合. 基于此, 本文重点综述了面向植入式医疗电子应用的生物可降解电池及超级电容器的最新研究进展, 根据器件构型对其进行了分类讨论, 内容包括工作原理、材料选择、电化学性能、降解行为等. 最后探讨了各自所面临的一些问题和挑战,并对未来的发展方向进行了展望.