基于机器视觉辅助避障的导盲手杖设计

摘要: 视障人群的出行及日常活动普遍依赖导盲犬、导盲手杖或他人帮扶等方式,但随着经济发展,城市规划变得越来越密集,城市布局和道路规划的复杂度也逐渐增加,上述方法已经不能够保障视障人士的出行及日常生活安全,因此加强对视障群体的关注力度、提高其生活质量是我们亟待解决的问题。本设计着眼于机器视觉对彩色信息和深度图像的去噪、滤波、目标标定等处理,加以机器学习训练,实现图像的色彩识别、常见障碍物识别及距离测量功能,将分析结果转换为音频信号并通过语音输出给用户,给予一定行进建议,致力于为视障人士提供避障服务,降低在行走过程中因无法提前预测的障碍物对出行造成的负面影响。

耳蜗感音机理研究及临床应用

摘要:听力损失与耳聋疾病已严重威胁人类健康和影响人们的生活质量。耳是人体中重要的感觉器官,耳蜗是人耳关键的感音结构,受限于其复杂精密且位置隐蔽,导致实验研究存在诸多难以克服的困难,迄今为止诠释耳蜗感音机理仍是医学的重要难题。因此,融合数学、力学、生物和医学的多学科交叉原理,建立真实有效的耳蜗结构生物力学模型,深入研究耳蜗的感音机理,为听力修复和临床治疗提供理论基础是许多科学家关注的焦点。本文总结了当前耳蜗感音机理及临床应用研究现状,指出当前尚存在的问题,并对今后的研究工作进行展望。

医用可降解Zn合金液态成形技术进展

摘要:Zn合金凭借其良好的力学性能、生物相容性以及可体内安全降解等优势成为新一代可降解医用金属材料,已被用于制备血管支架、界面螺钉、悬吊带袢板、肠胃吻合钉等植入器械。液态成形通常作为可降解Zn 合金从原料到植入器械的第一个制备环节,在调控可降解Zn合金材料和器械的性能中发挥关键作用。总结了Zn合金的重力铸造、压铸、渗流铸造、薄带连铸、定向凝固、高压凝固、粉床熔融3D打印等液态成形技术的研究进展,分析了影响Zn合金液态成形质量的因素,展望了医用可降解Zn合金液态成形领域的研究方向。

基于宏基因组分析移动床生物膜反应器(MBBR)生物膜的微生物结构和功能基因

摘要:为探究双氧水生产废水厌氧-缺氧-好氧(AAO)处理工艺的缺氧池中移动床生物膜反应器(MBBR)生物膜的菌群结构及脱氮潜力,基于宏基因组测序对MBBR生物膜的菌群和功能多样性进行分析,挖掘功能基因,并进行实时荧光定量PCR(qPCR)验证。菌群结构分析显示:缺氧生物膜和缺氧水样活性污泥中99%以上为细菌;在门水平下,变形菌门(Proteobacteria)在2种样本中占比最大,分别为92.3%和67.5%,放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)在缺氧生物膜中的占比明显比缺氧水样活性污泥中的大;在属水平下,陶厄氏菌属(Thauera)在缺氧生物膜中的相对丰度比缺氧水样中的明显上调。基因挖掘和qPCR实验结果表明,缺氧载体生物膜中含有硝酸盐转化为亚硝酸盐的潜在途径及其他反硝化途径,并且显著高于缺氧水样中的活性污泥。研究为后续集成MBBR技术用于双氧水生产废水处理提供一定的理论基础。

过渡金属配合物抗肿瘤级联靶向策略

摘要:以顺铂为代表的铂类药物在临床上的成功, 使金属配合物的抗肿瘤特性逐渐进入大众视野, 但靶向性缺失与多药耐药性制约了金属药物的发展. 因此, 如何获得高效低毒的新型抗肿瘤金属配合物是目前研究的关键.过渡金属结构易修饰, 可以通过合理引入不同功能的有机配体, 改变金属配合物的亚细胞器分布及生物分子靶标, 激活与经典铂药不同的抗肿瘤机制. 本文综述了近年来通过级联靶向策略实现从亚细胞器富集到生物大分子靶向及干预的金属配合物, 并对其抗肿瘤机制进行了归纳总结, 希望通过本文可以对未来靶向金属药物的设计提供新的研究基础与启发.

增材制造可降解人工骨的研究进展———从外形定制到性能定制

摘 要:频繁的创伤、肿瘤切除等引起的骨缺损导致人们对人工骨的需求大大增加,可降解人工骨越来越受到研究人员的重视.结合课题组在过去5年的研究,回顾骨修复材料的背景和发展现状,总结无机骨修复材料(生物活性陶瓷)和骨修复支架的制造方法,尤其是基于增材制造(3D打印)的方法.重点阐述3D打印可降解人工骨用于骨组织修复及再生在力学性能、成骨性能、降解性能和生物活性等几个方面的研究现状,并对可降解人工骨的未来发展方向作了展望.目前人工骨定制已经从简单的形状定制逐步过渡到骨性能定制,人工骨的个性化定制将是今后的研究重点.

微纳米生物活性玻璃: 功能化设计与血管化皮肤再生

摘要: 生物活性玻璃(BG)材料是一类重要的非晶态无机医用材料, 在硬组织修复领域临床应用多年, 表现出独特的组织修复活性。近年研究发现, BG 在促进软组织修复方面也表现出有效的修复活性, 具有重要的应用价值。与传统BG相比, 微纳米生物活性玻璃(MNBG)具有独特的微纳米结构, 不仅保留了传统BG优良的化学组成, 而且具有更大的比表面积和更高的反应活性, 在促进血管化皮肤修复再生方面表现出重要的应用潜力。本文重点讨论了MNBG 在调控血管化及皮肤再生方面的研究进展, 主要包括MNBG 促进血管化的能力, 调控免疫细胞的功能, 以及抗氧化、抗炎和抗菌性能, 这些特性使得MNBG 能够有效刺激血管形成, 同时降低炎症反应, 抑制细菌感染, 从而促进伤口愈合和组织修复。进一步总结了MNBG 在皮肤创面血管化和修复方面的重要研究进展, 并对MNBG 目前皮肤创面修复应用中存在的问题和未来的研究方向提出了相应的建议, 以期推动MNBG 在皮肤修复领域中的应用转化。

3D 打印钛金属骨科植入物应用现状

摘要: 3D 打印技术近年来在骨科植入医疗器械领域发展迅速,由于其能够根据患者需求个性化地定制植入物形状,并且精确控制植入物的复杂微观结构,从而实现植入物外形和力学性能与人体自身骨的双重适配。生物医用钛及钛合金作为目前骨科植入物的主要原材料,具有优越的生物相容性,与3D 打印技术结合,成为各国科学家以及医疗器械厂家研发的热点,促进3D 打印钛金属骨科植入物的商业化。针对3D 打印钛金属骨科植入物的特点、钛金属粉末要求、已上市产品情况、临床研究、存在的问题以及标准和审评规范等的现状与发展进行论述和展望。

功能肽合成和挖掘策略研究进展

摘要:功能肽是由2~50个氨基酸组成的短链肽,近年来因其特异性强、作用迅速及副作用低而成为开发新药和功能原料的重要研究热点。首先,本文梳理了功能肽的分类、作用机制及应用场景,总结了不同类型功能肽的特点和在生物医药、食品科学及化妆品等领域的应用。接着,针对功能肽的合成方法,探讨了化学合成与生物合成的最新进展,比较了这两种制备工艺的优缺点以及各自的适用场景。在功能肽挖掘策略方面,本文综述了噬菌体表面展示技术、机器学习算法、分子对接技术及人工智能技术等方面的最新研究,这些技术在功能肽的筛选和设计中展现出重要潜力,提升了研究的效率与准确性。展望未来,功能肽的研究将面临新的挑战与机遇。如何改进合成工艺以提高效率,如何通过结构修饰提高功能肽稳定性,以及如何利用计算机辅助优化和人工智能设计多功能肽,将成为重要的研究方向。同时,加强功能肽的安全性和有效性的评估能进一步提升功能肽的应用潜力。

可穿戴光学汗液传感器的研究进展

摘要:生物传感器的不断进步促进了可穿戴健康监测技术的快速发展. 汗液中富含与人体健康相关的多种生物标志物. 基于汗液检测的可穿戴传感技术对于人体健康监测具有重要的应用价值. 除了传统的电化学检测, 光学检测作为一种快速、简便的测量方法, 在可穿戴汗液传感领域也发挥着至关重要的作用. 基于此, 我们从柔性界面材料、汗液采集方式和光学检测原理及方法三个方面综述了近5年来国内外可穿戴光学汗液传感技术的研究进展. 最后, 总结了目前可穿戴光学汗液传感器面临的问题, 并对其发展及应用前景进行展望.