医用镁合金性能及其合金化改善途径研究进展

摘要:医用镁合金耐腐蚀性能和强度相较于传统医用金属材料较差,严重限制了其在医疗器械领域中的应用。研究表明,合金化可以显著改善医用镁合金的性能,但是由于不同合金元素的加入对镁合金力学性能、耐腐蚀性能和生物相容性的影响不同,并且元素对合金的改善效果也存在差异。因此,研究不同元素的添加对医用镁合金性能影响具有重要的意义。本文首先综述了近年来对镁基合金力学性能、腐蚀降解性能及其生物相容性的综合研究,其次分析了镁基合金在添加了不同合金元素下的性能差异,并针对合金化后医用镁基合金材料的局限性,提出了未来发展建议,期望为今后的临床应用提供宝贵经验。

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。

应对老龄化所致慢病的智能生物材料

摘要:人口老龄化进程的不断加速直接导致骨质疏松和心血管疾病等慢性病高发, 对以组织修复材料为核心的临床治疗方法提出了巨大挑战. 本综述通过回顾生物材料的发展历程, 总结归纳了各阶段生物材料的优劣势, 同时详细论述了老龄化病损组织修复所面临的组织功能和微环境稳态难以维持的难题, 最后基于此探讨如何结合人工智能、材料生物学、影像组学等新兴技术, 研发能感知生理病理微环境, 适时响应和主动调控生物学效应,并全周期适配病损组织修复进程的新一代“自适应”智能生物材料.

人工细胞的构筑及生物医学应用

摘要:人工细胞是一类具有活细胞结构和功能特性的人造微囊体,因相关研究对于探寻生命起源、构筑生物活性材料的重要意义,成为近年来材料、化学、生物医学等多学科交叉领域的研究热点。根据构筑方法是从微观到宏观尺度,还是相反地从宏观到微观尺度,构筑人工细胞的方法可分为“自下而上”和“自上而下”两大类,两者各具特色、互为补充。其中,由自下而上方法构筑的人工细胞具备更为丰富的生物分子构筑单元和灵活的功能性,因而在生物医学领域展现出巨大的应用前景。基于如上背景,本文综述了由各类方法构筑的人工细胞模型,包括脂质体囊泡、多糖囊泡、蛋白类囊泡、聚合物囊泡和无机胶体囊泡等;并根据不同种类人工细胞的功能特性,讨论了它们作为生物分子运输载体、微型反应器、生物传感器和信号调节器等在生物医学领域尤其是医学诊断和治疗中的应用现状。

脑组织生物力学试验方法及力学特性综述

摘要:为深入了解脑组织生物力学特性、生物力学试验方法和脑部损伤生物力学的研究现状,基于国内外学者对脑组织的生物力学研究成果,针对脑组织材料力学试验方法及生物力学特性的分析进行综述,并归纳现有文献的头部有限元模型中用于模拟脑组织的本构模型及材料属性,为脑组织损伤的有限元建模提供参考,并为研究脑组织的损伤机理和损伤预测提供依据。

面向类脑计算的低电压忆阻器研究进展

摘要:忆阻器是非易失性存储器和神经形态计算的优秀候选者. 电压调制作为其关键性能策略, 是获得纳瓦超低功耗、飞焦超低能耗工作的基础, 有助于打破功耗墙、突破后摩尔时代算力瓶颈. 然而基于高密度集成忆阻器阵列的类脑计算架构还需重点考虑开/关比、高速响应、保留时间和耐久性等器件稳定性参数. 因此如何在低电场下实现离子/电子的高效、稳定驱动, 构筑电压低于1 V 的低电压、高性能忆阻器成为了当前实现类脑计算能效系统的关键问题. 本文综述了近年来面向类脑计算的低电压忆阻器的研究进展. 首先, 探讨了低电压忆阻器的机制, 包括电化学金属化机制和价态变化机制. 在此基础上, 系统总结了各材料体系在低电压忆阻器中的优势, 涵盖了过渡金属氧化物、二维材料和有机材料等. 进一步围绕材料工程、掺杂工程、界面工程提出了相应的低电压忆阻器实现策略, 最后, 展望了基于低电压忆阻器的类脑功能模拟及神经形态计算应用, 并对现存问题和未来研究方向进行了讨论.

中国生物制造关键技术进展与未来趋势

摘要:生物制造作为实现绿色低碳和可持续发展的重要技术路径,正沿着“原料—技术—过程—产品”全产业链加速演进。首先,从原料端分析了传统粮食原料的局限性,重点介绍生物制造原料向非粮生物质拓展,高性能菌种及酶的开发向精准化、智能化演进,过程工程技术及核心装备向模块化、智能化迭代的最新进展,为构建安全、稳定的生物制造原料基础提供支撑。技术端系统梳理了基因编辑、代谢工程、计算设计、人工智能(AI)等底层工具在核心菌种、底盘细胞和工业酶精准设计中的应用,推动生物制造向高效化、模块化、智能化发展。在过程端,重点讨论智能细胞工厂、精准生物发酵、在线监测、数字孪生及智能装备国产化等关键技术的融合创新,加速实现由经验驱动向模型驱动与智能决策转型。在产品端,总结生物制造在医药、食品、化工、材料等领域的产业化进展及应用前景。最后,针对中国生物制造在菌种自主可控、高端装备依赖等方面的短板,提出关键技术攻关方向,为未来生物制造的技术路线与产业发展提供参考。

基于荧光方法的循环肿瘤细胞检测研究进展

摘要:循环肿瘤细胞(Circulating tumor cells,CTCs)是指从恶性肿瘤的原发或转移部位脱落的细胞,通过血液循环到达全身。体内CTCs的存在可以反映肿瘤的发生与发展,对肿瘤的诊断和预后至关重要。然而,实现高纯度捕获和捕获后CTCs灭活阻断仍然面临许多挑战。目前开发的用于实现选择性分离CTCs的方案中,荧光方法由于具有高灵敏度、高分辨率、操作简便等特点,在无创检测和快速检测方面具有重要的应用前景。与以往的CTCs研究综述相比,本文详细介绍了CTCs从体外捕获到体内捕获再到下游分析的全过程,并对CTCs的完整诊疗过程进行了系统和详细的总结,为当前的研究提供了新思路,这对于实现早期循环肿瘤细胞的诊断与治疗具有较重要意义。

铜基纳米材料在肿瘤领域的研究进展

摘要:恶性肿瘤已成为威胁人类健康的一类重要疾病,但传统治疗手段存在严重副作用且用传统手段治疗后该疾病复发率高。铜基纳米材料因其固有的理化性质、独特的生物学特性以及在生物体内具有关键作用,近年来被广泛研究。纳米技术的兴起极大地推动了铜基纳米材料的发展,尤其是在肿瘤领域的发展,促进了肿瘤成像和治疗的快速进步。讨论了铜基纳米材料的特性和在肿瘤治疗领域的潜在应用,涵盖铜在细胞内的代谢、铜稳态的重要性、肿瘤成像、肿瘤治疗,以及铜死亡与其他诱导细胞死亡方式的不同点。同时探讨了铜基纳米材料的生物相容性、当前研究重点以及未来在肿瘤治疗领域的应用前景。

光生物调节治疗阿尔茨海默病研究进展

摘要:阿尔茨海默病(AD)是一种以进行性记忆丧失和认知功能障碍为特征的神经退行性疾病。光生物调节(PBM)是一种针对AD治疗的有前景的创新技术路线。介绍了PBM对AD的作用机制以及相关的动物实验和临床研究,分析了PBM对AD治疗的可行性、有效性、研究重点和难点,总结了PBM应用于AD治疗的研究趋势。