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骨软骨组织工程仿生梯度支架研究进展

骨软骨组织工程仿生梯度支架研究进展

摘要：骨软骨缺损是导致关节发病和残疾的重要原因，骨软骨组织工程是修复骨软骨缺损的方法之一。骨软骨组织工程方法涉及仿生梯度支架的制造，该支架需模仿天然骨软骨组织的生理特性（例如从软骨表面到软骨下骨之间的梯度过渡）。在许多研究中骨软骨仿生梯度支架表现为离散梯度或连续梯度，用于模仿骨软骨组织的特性，例如生物化学组成、结构和力学性能。连续型骨软骨梯度支架的优点是其每层之间没有明显的界面，因此更相似地模拟天然骨软骨组织。到目前为止，骨软骨仿生梯度支架在骨软骨缺损修复研究中已经取得了良好的实验结果，但是骨软骨仿生梯度支架与天然骨软骨组织之间仍然存在差异，其临床应用还需要进一步研究。本文首先从骨软骨缺损的背景、微尺度结构与力学性能、骨软骨仿生梯度支架制造相关的材料与方法等方面概述了离散和连续梯度支架的研究进展。其次，由于３Ｄ打印骨软骨仿生梯度支架的方法能够精确控制支架孔的几何形状和力学性能，因此进一步介绍了计算仿真模型在骨软骨组织工程中的应用，例如采用仿真模型优化支架结构和力学性能以预测组织再生。最后，提出了骨软骨缺损修复相关的挑战以及骨软骨组织再生未来研究的展望。例如，连续型骨软骨仿生梯度支架需要更相似地模拟天然骨软骨组织单元的结构，即力学性能和生化性能的过渡更加自然地平滑。同时，虽然大多数骨软骨仿生梯度支架在体内外实验中均取得了良好的效果，但临床研究和应用仍然需要进行进一步深入研究。
医疗 2024年05月10日
3D Slicer三维影像重建技术分析骨半规管及前庭导水管的解剖学意义

3D Slicer三维影像重建技术分析骨半规管及前庭导水管的解剖学意义

摘要：目的：探讨 3D Slicer三维影像重建技术分析骨半规管及前庭导水管的解剖学意义。方法：收集 40例（男女各 20例）无内耳器质性病变的病人的 80侧颞骨的高分辨率计算机断层扫描（HRCT）数据，应用 3D Slicer软件进行三维重建，并测量内听道重要解剖结构三维空间定位数据。结果：三维模型显示，内听道后唇呈椭圆形，后缘锐利，位置固定，较易识别。选择三维模型内听道后唇为 P点，男性 P点至前庭导水管的距离为（9.412±1.687）mm、至后半规管的距离为（10.422±1.701）mm；内听道的长度为（9.847±0.870）mm。女性 P点至前庭导水管的距离为（9.068±1.133）mm、至后半规管的距离为（9.858+1.089）mm；内听道的长度为（8.727±0.964）mm。男性和女性上述测量结果均无统计学差异（P>0.05）。结论：内听道后壁至前庭导水管的距离比到后半规管更短，提示术中磨除内听道后壁时更容易导致前庭导水管损伤。前庭导水管外口和内淋巴囊靠近内听道后壁的硬脑膜，提示术中剪开硬脑膜时应避免造成损伤。
医疗 2025年02月17日
纳米生物材料前沿进展与未来挑战

纳米生物材料前沿进展与未来挑战

摘要：纳米生物材料领域作为21 世纪生物医药领域的战略性科技领域，正深刻重塑疾病诊疗范式并驱动全球科技竞争格局变革。梳理了中国纳米生物材料领域在产学研方面的发展现状与战略挑战，通过对比揭示中国在生物医用涂层材料、上转换成像探针材料及纳米酶等部分细分领域的领跑优势，同时指出当前存在基础研究与应用脱节、跨学科协作壁垒、监管与产业适配失衡等结构性矛盾。在新型举国体制框架下，通过借鉴成熟行业的技术跃迁经验，推演出中国纳米生物材料领域可能的三阶段演进轨迹，即从技术攻坚期的工艺突破，到产业扩张期的标准主导，最终实现全球引领期的范式革新。建议通过“临床需求反向驱动”研发模式、千亿级产业基金布局及国际标准突围策略，中国有望构建以纳米生物材料驱动的“技术-产业-治理”三位一体中国方案的生物经济模式，为高水平科技自立自强提供实践范本。
医疗 2026年04月28日
生物材料在多尺度力治疗学中应用的2022年度研究进展

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。
医疗 2024年01月10日
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

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。
医疗 2024年04月10日
体外膜式人工肺材料研究进展

体外膜式人工肺材料研究进展

摘要：体外膜肺氧合作为体外生命支持的核心技术，其组件膜式人工肺在急性呼吸衰竭及心肺手术中发挥了重要作用。然而，当前膜式人工肺面临气体传递效率差、气体选择性低及血液相容性不足等难题。本文综述了近年来研究人员对膜式人工肺的改进工作，主要介绍了膜式人工肺材料的制备与结构调控以及表面改性，分析了热致相分离技术中绿色稀释剂及二元稀释剂体系的应用以及仿生涂层、多功能结构设计等在提升气体选择性及血液相容性上的优势。另外，指出了膜式人工肺在长时间使用中的血液相容性不足、气体传输与抗渗漏性能平衡等瓶颈问题，提出了通过材料改性与结构优化实现多功能一体化的解决方案。最后，展望了膜式人工肺在小型化、高效化及可持续化发展的方向。本文为膜式人工肺的高性能开发与临床应用提供了系统性参考。
医疗 2026年03月27日
DNA 数据存储——机遇与挑战

DNA 数据存储——机遇与挑战

摘要： 自人类进入信息时代以来，全球信息总量飞速膨胀，为数据存储行业带来极大挑战。当前的信息存储工具存在许多缺陷，如信息密度低、使用寿命短、环境污染等，而脱氧核糖核酸(DNA)作为天然的遗传信息载体，具有信息密度高、稳定性高、保存时间长、维护成本低等优点，可能成为信息存储领域的卓越选择。尽管 DNA 存储目前面临读写成本高、速度慢、错误率高等挑战，但在某些领域也有着独特的优势，如“冷”数据存储和军事加密存储等。目前，DNA 存储的潜在发展方向主要包括在军事、航空航天等特殊场景下的应用，高容错的编解码方案，生物活体存储体系，脱离测序的信息读取方法，以及集成化的存储系统和统一行业标准等。希望在不久的将来，DNA 存储能够实现规模化应用，迎来数据存储的新纪元。
医疗 2024年10月16日
智能时代的脑科学与类脑智能研究

智能时代的脑科学与类脑智能研究

摘要：以智能科技为核心技术、智能算力为生产力的智能时代再次把脑科学推向世界科学与技术前沿。脑科学是研究人、动物和机器的认知与智能的本质和规律的科学。对神经系统结构和功能联结规律进行全面解析将最终绘制成脑功能联结图谱，近10 多年来神经科学研究致力于系统性地解析神经系统的神经元类型和神经结构连接，在单细胞转录组分析、神经网络结构示踪等技术推动下取得了阶段性进展。解析人类大脑这一最为复杂的信息和智能系统，会启迪类脑智能理论和类脑智能技术，即脑科学/神经科学启发的智能理论和技术。在智能时代，脑科学研究的多学科交叉研究范式促使脑机接口、类脑智能计算等类脑智能研究领域加入脑科学。脑机接口的神经解码和编码技术为绘制人脑功能神经网络图谱提供了重要的功能研究技术和方法，并且可探索在脑疾病临床诊治上的应用。类脑计算正成为脑科学研究的一种新范式，借鉴脑处理信息和学习的基本原理发展高能效、高速和智能的新型类脑计算系统，利用发展的类脑计算系统可以加速发展脑模拟和数字大脑，促进理解大脑运行机制和治疗脑疾病，发展数字脑科学和脑医学。新近出现的脉冲神经网络智能处理器为构建大规模类脑智能计算系统奠定了基础，未来类脑超级算力极可能超过人类大脑算力，影响智能科技变革和人类社会发展。
医疗 2024年12月17日
脑机接口技术中植入式神经电极的发展与挑战

脑机接口技术中植入式神经电极的发展与挑战

摘要：脑机接口为人脑功能研究和人机智能交互提供了重要方法, 开辟了具身智能时代生命科学与信息技术交融的新战场. 植入式神经电极作为神经元与电子设备之间的直接通讯工具, 能够在细胞尺度上记录和调制神经活动, 具有信号范围广、空间分辨率高、易于实现复杂控制等突出优势. 然而, 植入过程中的组织损伤以及组织和接口之间的机械错配等问题严重限制了神经电极的长期稳定交互功能, 迫使其从最初的刚性硅基逐渐变得柔性、可拉伸甚至规定时间内可降解. 本文综述了脑机接口技术中植入式神经电极的发展历程和研究进展, 从材料和器件角度重点介绍了具有低异物反应的神经电极的制备策略, 并讨论了植入式神经电极未来的发展趋势和可能面临的挑战.
医疗 2026年03月27日
齿科修复用氧化锆陶瓷的增材制造现状及进展

齿科修复用氧化锆陶瓷的增材制造现状及进展

摘要：氧化锆陶瓷因其高强度、耐腐蚀、菌斑黏附率低以及良好的生物相容性和美观性，成为牙科修复用全瓷材料的理想选择。但传统的减材制造工艺材料浪费严重，微小结构加工受限，难以高效生产优质产品。而增材制造技术的灵活性和自由度，不仅能实现牙科修复用氧化锆陶瓷高效快速制备，还能满足牙科领域精准、复杂的个性化需求。本文从氧化锆陶瓷材料性能、增材制造技术及应用三个方面，归纳了牙科修复用氧化锆陶瓷的研究进展，并对相关增材制造技术进行深入探讨，特别关注了光聚合成型、材料挤出和材料喷射等关键技术在牙科修复中的应用和前景。最后总结了本文的主要观点，并对未来增材制造牙科修复用氧化锆陶瓷的研究方向和可能的挑战进行了展望。
医疗 2024年09月13日