3D 打印生物陶瓷人工骨支架的研究进展

摘要:生物陶瓷骨支架是继金属骨支架之后,较为理想的人工骨缺损修复材料。由于骨缺损形状各异,增材制造技术与生物陶瓷的结合,为骨支架的制备提供了个性化、定制化、成型复杂型体的可能。目前,陶瓷人工骨的增材制造技术展现出了巨大应用前景,但仍面临着力学强度不高、生物性功能单一的问题。为此,本文从提高骨支架的力学性能、拓展其生物性功能的角度出发,归纳分析了浆料/粉体体系、脱脂烧结工艺、材料复合、结构设计对支架力学性能的影响,从药物释放、治疗肿瘤两个方面总结了多生物功能支架的研究进展,并介绍了增材制造陶瓷骨支架在生物体内的研究现状。最后,对增材制造生物陶瓷人工骨的发展进行了展望。

仿生医用诊疗针设计制造研究

摘要:医用诊疗针作为多种医疗操作中的关键器械,其性能优化始终是微创医学领域的研究重点。针对传统诊疗针存在的穿刺阻力大、组织损伤不可控及操作精度不足等核心问题,从仿生学视角提出多维度优化路径:通过复现生物穿刺器官的功能性结构实现穿刺力动态调控;借鉴黄蜂产卵器的多段耦合运动原理构建柔性组合针系统,显著提升穿刺路径的主动操控性;将表面微织构与振动辅助协同设计,有效分散组织应力分布和摩擦力。研究揭示出仿生结构在降低机械损伤、抑制软组织位移及增强靶向精准度方面的关键作用,并在此基础上展望仿生医用诊疗针的未来发展趋势,为新一代诊疗针的研发提供理论依据与技术参考。

腰带型人体微环境可视化监测系统柔性集成与可穿戴应用研究

摘要:微电子系统的创新功能设计及其柔性集成封装是推进智能可穿戴设备在主动健康监测领域应用发展的核心动力. 本研究采用控制处理芯片、温湿度传感器、信号采集与无线传输模块以及光纤等光/电子元器件和功能模块设计与开发了一套温湿度数据可视化监测系统,并基于超低模量有机硅非水凝胶和3D间隔织物为主要材料复合制备了一种兼具本征和结构柔性的可拉伸电路板对其实现了一体柔性集成与封装,发展得到了一款可穿戴人体微环境(数据)可视化监测功能腰带. 所使用的新型有机硅非水凝胶复合织物材料杨氏模量和抗弯刚度分别仅为0.113 MPa和114.680 mN·mm,在充分保留原织物基底柔软顺应性的同时,还有效地引入了有机硅类材料固有的优异生物相容性、疏水性和电绝缘性,并实现了断裂拉伸强度和断裂拉伸率等力学性能的进一步增强,分别提高了48.775%和22.507%. 经其集成与封装得到的人体微环境可视化监测功能腰带采用假人进行穿戴模拟测试,通过可拉伸光纤显示板颜色变化成功地实现了人体微环境温湿度变化情况实时探测和监控. 该功能腰带还可通过与手机和电脑等设备进行连接,实现人体微环境数据的移动监测和云存储,在老年人卧床护理等特殊护理领域显示出优异的应用潜力.

金属组学和金属蛋白质组学技术于生物医药研究的 应用

摘 要 金属是生命过程中必不可少的辅助因子,是许多关键细胞进程中的必需元素。金属组学作为一门新兴的研究领域,旨在了解并揭示基于金属的生命过程的分子机制及金属的生物活性,相关研究在近年来得以蓬勃发展并受到广泛关注。本文详述了金属组学的概念及相关研究技术,重点介绍金属组学的一个重要研究分支———金属蛋白质组学,并对该领域应用于生物医药研究取得的进展进行综述,内容涵盖金属/ 金属药物在单细胞层面的摄取研究,组织和器官中的金属/ 金属药物分布研究、及其在细胞内结合靶点蛋白的鉴定及表征,金属蛋白的生物信息学分析等方面。基于以上研究现状,进一步探讨了金属组学技术在生物医药研究中所面临的挑战及发展前景。

功能涂层在生物医用纤维材料中的研究进展

摘要:作为一种先进的表面改性技术,功能涂层为纤维材料在抗菌防护、监测诊断及治疗康复等生物医疗领域的应用提供了有力支撑。系统综述了功能涂层在生物医用纤维材料的最新研究动态,着重从技术原理、功能结构和多场景应用等方面展开剖析。在生物医用领域,功能涂层的研究聚焦于改善纤维材料与生物组织接触的生物相容性,以及提升纤维材料修复生物组织等特定生物医用属性。随着精准医疗和个性化医疗需求的增长,功能涂层技术正朝着智能化、动态响应的方向发展,pH 敏感、温度响应、酶触发等智能涂层体系不断涌现,为生物医用纤维材料赋予了环境自适应能力。从抗菌防护、监测诊断、治疗康复及多功能复合集成4 个应用维度展开论述。为进一步提升纤维材料在生物医用领域的应用水平,未来的研究方向需聚焦在智能化材料开发和多功能化集成等方面,并不断提升纤维材料的生物与环境适应性,以推动功能涂层与纤维材料的协同发展。

生物医用有色金属材料研究现状与未来发展

摘要:生物医用有色金属材料发展迅速,形成了适应不同体内环境、不同组织的医用有色金属材料及器件体系;着眼未来开展领域研究规划,提升新型医用有色金属材料及器件的临床应用水平,兼具理论研究与实践应用价值。本文论述了生物医用有色金属材料在耐蚀性、耐磨性、疲劳强度及韧性、生物适配性等方面的关键性能要求,系统梳理了永久性植入有色金属材料、生物可降解有色金属材料、多孔医用有色金属材料、医用有色金属表面改性等细分领域的研究进展、发展趋势与科学问题。在凝练各类生物医用有色金属材料未来研究方向的基础上,提出了加强基础与关键核心技术研究、组建“产学研医监”协同创新体、建立相关标准及规范、培育高精尖人才体系等发展建议,以期为新型材料发展布局与前沿技术研发提供先导性参考。

介观尺度核酸超结构及其应用

摘要:介观尺度核酸超结构是由碱基互补配对和定向折叠所形成的具有特定形貌和功能的近微米尺寸组装体. 面向介观尺度功能核酸超结构发展中的关键挑战,本综述重点讨论了边界约束核酸自组装和边界非约束核酸自组装范式在结构基元设计、组装方法学、热力学和动力学调控等方面的共性与差异,旨在推动核酸材料在微米尺度、复杂拓扑方向的发展,为提升组装产率和精度提供策略指导. 还系统性总结了核酸超结构与无机化合物、脂质体等功能材料的多尺度集成机制,展现了核酸超结构突破传统功能材料加工极限的潜力. 此外,动态核酸结构的可编程相互作用及多刺激响应机制可以突破传统静态结构的局限性,进一步实现了仿生机械等复杂运动的精准调控. 基于这些突破性进展,本综述展望了介观尺度核酸超结构在合成生物学、纳米光电器件等领域的应用机遇,为跨越从微观到宏观的尺度鸿沟提供了全新的技术路径.

益生菌/黑磷纳米片复合材料在肠炎治疗中的应用

摘要:长期暴露在重金属离子环境中或误食过量重金属离子都会导致重金属离子在肠道富集,进而引发肠道部位发生持续性的炎症,严重的甚至会导致其他器官发生病变. 因此,在肠道受损部位高效且持续性的清除重金属离子是治疗这一类疾病的关键. 为此,本研究设计、制备了一种益生菌/黑磷纳米片复合材料, 实现了肠道部位重金属离子的高效且持续性的清除,并且能够有效修复受损肠道. 通过静电相互作用将氨基封端的聚乙二醇(NH2-PEG2000-NH2)修饰在黑磷纳米片(black phosphorus nanosheets,BPs)表面,随后聚乙二醇化的黑磷纳米片通过酰胺缩合反应与鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus GG,LGG)结合,构建BPs-LGG益生菌/黑磷纳米片复合材料. 在重金属离子诱导的肠炎小鼠模型中,口服递送BPs-LGG后,鼠李糖乳杆菌能够将黑磷纳米片靶向递送至肠道受损部位并长期定植,从而在肠道受损部位持续、高效地清除重金属离子并缓解炎症. 该治疗策略具有良好的生物安全性,为治疗重金属离子引起的肠道疾病提供了一种安全、有效的思路.

先进人工智能技术在新药研发中的应用

摘要:近年来,先进人工智能(Artificial intelligence,AI)技术驱动的新药研发备受关注。先进的人工智能算法(机器学习和深度学习)已逐渐应用于新药研发的各个场景,如表征学习任务(分子描述符)、预测任务(药靶结合亲和力预测、晶型结构预测和分子基本性质预测)以及生成任务(分子构象生成和药物分子生成)等。该技术可大大减少新药研发的成本和时间,提高药物研发效率,降低临床前和临床试验的相关成本和风险。本文归纳总结了近年来新药研发中先进人工智能技术的应用,帮助了解该领域的研究进展和未来发展趋势,助力创新药物的研发。

快速起效抗抑郁药物研究进展

摘要:抑郁症作为一种全球性健康危机, 其高患病率以及致残性等特征使得现有临床治疗体系承受着巨大压力. 传统抗抑郁药物大多基于单胺类神经递质假说, 因其起效慢、缓解率低和治疗周期长等问题, 临床需求远未满足. 因此, 亟需开发传统神经递质调节机制以外、兼具速效性与安全性的新型治疗手段. 以N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体拮抗剂氯胺酮为先驱的谷氨酸能药物, 因其可在数小时内显著缓解抑郁症状, 成为抗抑郁治疗新方向的代表. 本文聚焦当前快速起效抗抑郁药物的研发前沿, 系统介绍艾司氯胺酮鼻喷剂、单胺-谷氨酸多靶点调节药物AXS-05和以裸盖菇素为代表的致幻剂类药物, 并梳理分析其突触可塑性调节作用、多靶点协同效应和各自的局限性, 以期对新型速效抗抑郁药物研究的思路及研发策略有所裨益.