可穿戴摩擦纳米发电纺织品:材料、制造与应用

摘要:目前智能可穿戴设备大多为智能手表、手环等,具有刚性大、舒适性差和需要频繁充电的问题,难以满足人体工效学和服装舒适性的要求,无法长久穿戴实现全天候的监测。基于纺织品的摩擦纳米发电机(textile triboelectricnanogenerator, T-TENG)可集成到鞋服中作为柔性电源和自供电传感器使用,是一种理想的人体主动健康监测和执行的可穿戴器件。然而,目前报道的柔性可穿戴织物基器件大多需要经过封装处理后再集成到服装上,造成服装透气性下降。此外,目前的研究大多数处于实验室阶段,没有充分考虑T-TENG 在实际使用过程中耐久性、灵敏性和稳定性等性能。本文综述了T-TENG 的基本工作模式、材料选择、制造方法、集成鞋服的方式及应用场景,重点讨论了纳米纤维膜和纺织复合材料的T-TENG、纤维/纱线基T-TENG 和织物基T-TENG 的制备方法,提出了未来舒适型T-TENG 的研发与在服饰上的集成新策略,包括T-TENG 的规模化制备、T-TENG 与传统服饰的一体化集成、T-TENG 的监测精度与舒适性的兼容以及T-TENG 的耐用性和稳定性。

生物可降解聚酯/生物陶瓷3D打印骨组织工程支架研究进展

摘要 :移植骨植入物是目前治疗骨缺损的公认有效手段之一。生物可降解聚酯/生物陶瓷复合材料结合了生物可降解聚酯的良好力学性能、可降解性能和生物陶瓷的成骨活性,为骨植入物材料提供了新的选择。骨组织工程通过模拟骨骼微环境,加速骨缺损修复。将生物可降解聚酯/生物陶瓷复合材料制备成骨组织工程支架,能进一步加快骨修复进程。3D 打印技术的引入能使生物可降解聚酯/生物陶瓷骨组织工程支架的制备过程精确、可重复且具备高自由度,展现出了良好的发展前景。本文阐述了骨组织工程支架应具备的各项性能,总结了近年来国内外学者对生物可降解聚酯/生物陶瓷骨组织工程支架上述性能的改善策略,并展望未来该研究领域的发展方向。

基于纳米酶的脊髓损伤治疗

摘要:创伤性脊髓损伤是由外部冲击引起的椎管内神经结构损害,其发病率及致残率较高。目前临床治疗主要采用手术、激素冲击等方法,由于缺乏针对性治疗药物,无法实现实质性的功能恢复。针对脊髓损伤病理进程中氧化应激及神经炎症等特点,开发可持续降解自由基、抑制氧化应激、调节神经炎症的疗法成为研究热点。纳米酶具有与天然酶类似的催化活性,且在生理条件下稳定,可以持续抑制氧化应激和神经炎症,对脊髓损伤治疗具有重要意义。本文聚焦基于纳米酶的脊髓损伤治疗,介绍了脊髓损伤的病理生理学特点,纳米酶的分类、性质及纳米酶治疗脊髓损伤的研究进展,阐述了纳米酶对脊髓损伤治疗的推动作用,尤其使脊髓损伤治疗从单纯缓解症状的姑息治疗向神经再生的转变,展现了纳米酶作为脊髓损伤治疗平台的多功能性和潜在应用前景。

3D打印多孔钛金属支架的数字化设计及分析

摘要:目的:设计3D打印多孔钛金属支架并通过有限元分析找出满足大孔径和高抗压强度的结构设计方案。方法:利用计算机Autodesk Inventor软件,设计15种不同孔隙结构的单元钛合金支架模型(5种类型单元体结构,分别为仿钻石-60°、仿钻石-90°、仿钻石-120°、正四面体和正六面体,每种类型单元体结构各有3 种孔径,分别为400、600、800 μm)及其15 种圆柱体模型(直径20 mm、高度20 mm),通过Autodesk Inventor 软件进行有限元分析,简单模拟膝关节处受力类型及大小,转化成Mises等效应力、安全系数及形变位移的比较,分析数据,筛选出大孔径、高抗压强度的设计模型。结果:5种不同孔隙结构的单元结构模型在安全状态下,正向受力时,除正四面体外随孔径增大而最大受力减小;侧向受力时,各单元结构随孔径增大而最大受力减小;扭转受力时,仿钻石-60°和正四面体结构体随孔径增大而最大受力减小,仿钻石-90°结构体随孔径增大而最大受力增大,而仿钻石-120°和正六面体单元结构随孔径增大基本上无变化。在3种受力条件下,所有单元结构随孔径增大而形变位移增大。5种不同单元结构圆柱体模型分别在3种受力时,孔径越大,形变位移越大,Mises等效应力越大,安全系数变化同Mises等效应力相反。综合抗压能力由强到弱的顺序为:正六面体>正四面体>仿钻石-120°>仿钻石-90°>仿钻石-60°,并且每种类型圆柱体模型中孔径越小,抗压强度越大。结论:孔径大小和孔隙形态是影响支架抗压强度的重要因素。随着孔径(400、600、800 μm)的增大,各结构的强度均有所降低。正六面体、正四面体和仿钻石-120°结构模型能够满足大孔径和高抗压强度的条件。

采用非侵入性光生物调节治疗癫痫

摘要:癫痫是一种由脑部异常同步放电引起反复发作性神经功能异常的慢性脑部疾病,临床常见以意识不清、四肢抽搐为主要表现特征,各年龄段均可发病,涉及的人口众多。安全、有效以及合理地控制癫痫病情,是脑科学与神经内科学领域挑战之一。目前癫痫的治疗主要为药物治疗,部分难治性患者还需通过手术切除大脑异常放电的区域,但药物治疗后部分患者可出现耐药性或严重的副作用,包括肥胖、肝肾功能损伤和认知功能障碍等,手术治疗费用昂贵且影响神经元之间的相互连接及其功能。在过去侵入性神经调控治疗技术的基础上,发展诸如光生物调节(PBM) 这类非侵入性神经调控治疗策略是癫痫治疗先进技术的重要发展动向。PBM通过调节线粒体功能、增强脑膜淋巴管引流和清除毒素功能,抑制神经炎症,刺激突触与神经元生长,改善神经元代谢和网络活动,可以有效减少癫痫发作频率。相比于传统治疗,PBM具有非侵入性、无副作用且能够精准调控神经活动的显著优势,在治疗难治性癫痫方面具有广阔应用前景。本文综述了PBM治疗癫痫的研究进展。

国内外按摩机器人研究进展及关键技术分析

摘要:本文从按摩治疗机理角度出发,对国内外按摩机器人及其关键技术进行了详细介绍,将按摩机器人按结构特点分为仿生式、便携式和平台式三类,并对每一类按摩机器人的研究进展进行了归纳总结。针对研究进程中手法实现、信息感知、控制策略等关键问题进行了分析和梳理,最后基于目前研究现状,展望了按摩机器人的发展趋势。

基因编码神经调质荧光探针的研究进展与展望

摘要:随着神经科学研究的深入, 基因编码神经调质荧光探针因其高灵敏度和选择性、高时空分辨率、高细胞特异性及低侵入性, 成为实时监测神经调质动态变化的重要工具. 本文总结了近年来基因编码神经调质荧光探针的设计原理、优化策略及取得的显著进展, 并展望了未来探针的发展方向, 为神经调质荧光探针技术的发展提供新的思路.

纳米材料在癌症氢治疗中的应用现状

摘要: 氢气可以选择性地清除细胞毒性活性氧。在癌细胞内,氢气的存在会影响癌细胞内活性氧的平衡,从而使癌细胞凋亡。此外,与药物相比,氢气对人体清洁无害,对细胞膜的穿透性高,具有先天优势。然而,口服富氢水和注射富氢生理盐水等手段由于氢气在体内无目的性地扩散,难以实现良好的疗效。该文简要介绍了氢气治疗的机理,并通过列举目前的一些利用纳米材料进行氢气治疗的方法,介绍了氢治疗中,传递氢气的几种主要纳米系统,并对纳米材料在癌症氢治疗中的未来进行了展望。

高性能医疗器械用TC4EL钛合金丝材的制备技术

摘要:针对高性能医疗器械用钛合金材料国产化替代需求,开展TC4ELI钛合金丝材全流程制备技术研究。基于工业大生产流程,系统研究了热加工及热处理工艺对TC4ELI钛合金丝材显微组织和力学性能的影响。研究结果表明,退火温度为650~700℃,屈服强度Rp0.2大于900 MPa,退火温度高于700 ℃时,屈服强度Rp0.2小于900MPa。采用“固溶+时效”热处理工艺可以获得屈服强度Rp0.2大于1100 MPa、抗拉强度大于1200 MPa级、伸长率大于10%、断面收缩率Z 约50%的高性能丝材产品。开发的工业化制备“固溶+时效”的热处理工艺方案可操作性强,产品性能稳定,具备产业化供应能力。

生物医用增材制造多孔钽的研究进展

摘要:随着钽金属制备技术的发展,多孔钽植入物在骨科等生物医疗领域得到了更广泛的应用。多孔钽是一种内部孔隙连通的生物医用材料,可为细胞和组织的向内生长、血管化和新骨形成提供绝佳的基体。采用增材制造技术可精确定制多孔钽的宏观外形和内部孔隙特征,满足精准医疗的发展需求。本文综述了生物医用增材制造多孔钽在原材料、制备技术、力学行为与体内外评价和临床应用等方面的相关进展,并基于当前的技术趋势提出了增材制造多孔钽的未来发展方向。