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量子点在疾病诊疗中的应用

量子点在疾病诊疗中的应用

摘要：量子点（quantum dots，QDs）是一种纳米级半导体晶体，因其独特的光学和电化学特性，在疾病诊疗领域极具潜力。在疾病诊断方面，QDs的高亮度和光稳定性使其在生物成像技术中能实现细胞、组织乃至单个生物分子的高分辨率成像，QDs作为荧光标记物，可用于细胞追踪、生物传感以及癌症、感染性疾病免疫和相关疾病的检测，为早期准确诊断开辟新途径。在疾病治疗方面，QDs可作为多功能纳米载体，用于靶向药物递送，帮助药物实现靶向输送，显示药物传递和释放的踪迹，QDs还可以作为光敏剂或光敏剂的载体，选择性破坏恶性细胞、血管病变和微生物感染，减少对正常组织的损伤。尽管前景广阔，但QDs从研究到临床应用仍面临诸多挑战，如毒性、稳定性和规模化工业化生产等问题。通过表面修饰、封装技术及合成工艺的改进，研究人员正逐步解决这些问题。本文总结了QDs的类型，重点介绍了其在生物成像、生物传感器、病原体检测、药物输送和光动力治疗领域的最新研究进展，讨论了阻碍其临床应用的多重障碍，并探索了克服这些挑战的潜在解决方案。
医疗 2026年03月18日
生物医学的可视化发展前沿与机遇

生物医学的可视化发展前沿与机遇

摘要：生命健康重大问题及生物医学基础前沿的探究离不开对生命过程和机体调控规律的系统解析。生命体高度复杂，跨越多个时空尺度且同层级与跨层级之间的交流调控错综复杂。准确理解生命功能和调控规律，需要获取与整合不同层级的结构与调控信息。近年来，新型成像技术以及人工智能等方法的快速涌现使生命活动的在体、实时、精确可视化成为现实，是后基因组时代“可视化生命”“刻画疾病”的利器。基于国家自然科学基金委员会第365期“双清论坛”，本文聚焦代谢、神经与认知、肿瘤免疫等生物医学前沿领域，探讨了可视化技术在揭示生命调控规律和探究复杂疾病成因等方面的研究现状和发展趋势，分析了我国在这些领域的已有优势和布局，凝练了未来5~10年亟需聚焦和解决的重要科学问题，提出了可视化技术助力生物医学发展的新模式和新范式。
医疗 2026年04月10日
静电纺丝技术应用于局部治疗领域的研究进展

静电纺丝技术应用于局部治疗领域的研究进展

摘要: 静电纺丝纳米纤维由于比表面积大、孔隙率高、易添加多种成分等特性，是目前恶性肿瘤局部治疗领域的研究热点之一。因为电纺丝技术的多功能性，通过调整电纺纤维的结构和载药方式，可以满足不同的辅助治疗需求。本文从不同的电纺丝功能设计阐述了电纺丝纳米纤维膜在局部治疗领域的研究进展，并展望其发展前景。
医疗 2024年11月06日
酶定向固定化策略在生物传感器中应用

酶定向固定化策略在生物传感器中应用

摘要：酶电极生物传感器具有灵敏、高效、特异性强以及器型小巧等特点，在生命科学研究、疾病诊断和监控等领域展现出广阔的应用前景，酶的固定化是决定酶电极生物传感器性能（稳定性、灵敏性、重现性） 的关键步骤，通过随机固定化（物理吸附、共价交联等） 容易引起酶活力下降、固定化稳定性低等问题，而利用氨基酸残基突变、亲和肽融合以及核苷酸特异结合等优化酶分子空间取向，为解决随机固定化问题提供了新的可能。本文对基于定点突变引入带有官能团的特定氨基酸（赖氨酸、组氨酸、半胱氨酸、非天然氨基酸）、通过基因工程融合亲和肽（金结合肽、碳材料结合肽、碳水化合物结合结构域） 及利用核苷酸与目标酶（蛋白质） 之间的特异性结合等策略来实现酶分子传感元件定向固定化的原理、优缺点以及在酶电极生物传感器上的应用进展进行了系统综述，并对多种传感界面固定化酶表征技术的应用领域、各方法的优点和应用局限性进行了探讨，以期为高性能酶传感元件创制及酶电极传感器的制造提供理论和技术指导。
医疗 2026年03月13日
医疗机器人关键技术研究进展及展望

医疗机器人关键技术研究进展及展望

摘要：医疗机器人是全球高端医疗装备的发展“高地”，与人工智能、脑机接口、新一代移动通信等前沿技术跨领域融合后成为医疗行业新质生产力的重要组成部分；把握医疗机器人关键技术研究态势，将支撑我国医疗机器人领域精准布局、提升医疗机器人产业技术竞争力。本文基于多维度的调研与评估，立足医疗机器人的发展需求，明晰了手术机器人、康复机器人、诊断机器人、其他医疗机器人的应用现状，梳理了结构设计、运动控制、感知反馈、信息处理与导航、远程通信与人机交互、人工智能辅助诊疗等医疗机器人关键技术方向的研究进展；进一步提炼出智能化与自主化、小型化与柔性化、交互多模态化与远程化、系统集成化与生态协同等医疗机器人关键技术突破方向。相关研究成果厘清了医疗机器人技术发展脉络与整体态势，为构建自主可控的医疗装备产业体系、提升医疗科技核心竞争力提供了理论支撑与决策参考。
医疗 2026年04月02日
面向人工耳蜗的改进Wave-U-Net算法

面向人工耳蜗的改进Wave-U-Net算法

摘要: 针对人工耳蜗在噪声环境下言语感知效果差，以及现有算法降噪能力不足的问题，本研究提出了一种改进的Wave－U－Net 模型。通过采取轻量化卷积，引入注意力机制，改进损失函数，优化数据集结构，以提高人工耳蜗的降噪效果。使用短时客观可懂度( short－time objective intelligibility，STOI) 、语音质量评估( perceptual evaluation of speech quality，PESQ) 、浮点运算次数( floating point operations per second，FLOPs) 和参数量( Params) 对模型的降噪效果和复杂度进行了评估，分别达到0．81、2．75，0．83 G，1．04 M。实验结果表明，本研究算法在符合人工耳蜗产品规范的基础上，实现了明显的降噪效果，提高了人工耳蜗使用者在复杂噪声环境中的语音感知效果。本研究方法为人工耳蜗算法的改进提供了新的可能，可为听力受损患者提供更好的听觉感受。
医疗 2024年10月31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