光驱动有机合成: 医药化工绿色发展机遇与挑战

摘要:医药化工是保障现代社会健康发展的重要基础. 在全球可持续发展转型浪潮中, 推进医药化工产业的低碳化转型不仅是我国实现“双碳”目标的重要任务, 更是发展新型制药技术的核心目标. 化学原料药生产作为医药化工生产的核心环节, 具有能耗高、碳排放量大等特点, 已成为制约医药行业可持续发展的瓶颈. 因此构建基于可再生能源驱动的化学合成体系具有重要意义. 受自然界中光合作用过程启发构建人工光合系统, 利用太阳光驱动化学反应进行, 能有效降低反应温度、缩减反应流程, 为医药化工的节能化改造提供了新思路. 本文面向人工光合技术在医药原料及中间体合成的应用, 梳理了该技术的研究与产业化实践进展, 尝试提出“光驱动有机合成”概念, 并建立涵盖光驱动反应机制、催化剂开发以及工业化应用等多维度的理论框架, 为推动绿色制药技术的发展提供理论基础与技术路线.

碳点药物载体在肿瘤治疗中的应用进展

摘要:碳点是一种新型的零维碳基纳米材料,具有小尺寸、低毒性以及表面易于功能化等诸多优点。碳点的出现为靶向递送药物实现癌症治疗提供了新思路。本综述系统阐述了碳点作为载体在药物递送方面的应用进展。首先,阐述了碳点的分类以及合成方法;其次,总结了国内外近年来基于碳点的不同种类药物(化疗药物、光敏剂、光热剂等)的递送研究进展;最后,对现阶段面临的挑战和应用前景进行了探讨,以期为从事碳点在药物递送方面研究的科研人员提供一些思路。

医药合成生物制造

摘要:中国医药工业发展取得巨大进步,但也面临技术革新和产业升级的重大挑战。综述了合成生物制造技术体系,重点剖析了其以可再生原料、绿色工艺与原子经济性为核心的显著优势。在此基础上,详细阐述了合成生物制造在化学原料药、现代中药活性成分及蛋白、抗体等大分子药物合成中的创新应用与实践进展。尽管该领域前景广阔,但仍存在技术转化效率不足、跨学科协同壁垒及全链条整合度不高等关键问题。为此,应加强人工智能辅助的酶设计与代谢路径优化,并深化与材料、工程等学科的融合,以构建新一代生物制造技术平台。总之,合成生物制造是推动中国医药工业迈向更精准、高效、智能发展,构筑全球核心竞争力的关键引擎与必然路径。

生物来源蛋白纳米递药系统研究进展:以白蛋白、丝素蛋白和玉米醇溶蛋白为例

摘要:传统给药剂型的药物生物利用度低,且难以实现缓释、定向给药,因此迫切需要开发新的剂型以满足临床需求。纳米递药系统具有可实现靶向给药的特点,引起了人们的广泛关注。其中蛋白质纳米递药系统可显著改善药物的水溶性和稳定性,降低药物的使用剂量以减轻副作用,生物相容性高并且在体内可降解,是一种具有潜在开发价值的生物有机材料。其中,白蛋白纳米粒、丝素蛋白纳米粒、玉米醇溶蛋白纳米粒3 种不同生物来源的蛋白纳米粒是极具代表性的蛋白质纳米递药系统。本综述介绍了上述3 种蛋白纳米粒的特点、制备方法和应用现状,并讨论了当前研究中存在的难题和可能的解决方案,为进一步开展基于蛋白质纳米粒的新药研发工作提供一定的参考。

自驱动技术与植入式心脏电子医疗器件

摘要:传统的植入式心脏电子医疗器件电池寿命有限,难以为患者提供长期、不间断的监测和治疗,自驱动技术的出现解决了这一难题。介绍了自驱动技术的类型和原理,从供能、传感和电刺激3个方面回顾了自驱动技术在植入式心脏电子医疗器件中的应用,从自驱动植入式心脏电子医疗器件能源的收集和存储管理、植入物的长期生物相容性、电刺激的生物学效应3个方面展望了自驱动技术与植入式心脏电子医疗器件未来的发展方向。

生物医用增材制造多孔钽的研究进展

摘要:随着钽金属制备技术的发展,多孔钽植入物在骨科等生物医疗领域得到了更广泛的应用。多孔钽是一种内部孔隙连通的生物医用材料,可为细胞和组织的向内生长、血管化和新骨形成提供绝佳的基体。采用增材制造技术可精确定制多孔钽的宏观外形和内部孔隙特征,满足精准医疗的发展需求。本文综述了生物医用增材制造多孔钽在原材料、制备技术、力学行为与体内外评价和临床应用等方面的相关进展,并基于当前的技术趋势提出了增材制造多孔钽的未来发展方向。

压电生物传感器及其在医疗健康中的应用

摘要:随着社会经济的快速发展和人民生活水平的不断提高,医疗健康已具有重要的战略地位。生物传感技术作为一种重要分析检测手段,在医疗健康领域发挥着关键作用。压电生物传感器是利用压电材料进行生物分析的一种新型生物传感器,具有稳定性好、检测速度快、精确度高、操作简单的优良特性,在生物医学、健康监护和疾病防控等领域具有重要的应用价值。本文综述了近年来国内外压电生物传感器的研究进展,介绍了基于石英晶体微天平压电效应的压电生物传感器的工作原理及常用的压电材料,包括无机压电材料、有机压电材料、压电复合材料以及生物压电材料。此外,还介绍了压电生物传感器在人体健康监护与疾病防控方面的应用,如心率、脉搏等生理性体征的监测,生物标志物及新冠肺炎等流行病毒的检测。最后总结了目前压电生物传感器面临的问题,并对其未来的发展进行了展望。

脑机接口领域发展态势

摘要:脑机接口为人脑功能研究提供了重要方法,为脑疾病临床诊治提供前沿探索工具。2024 年脑机接口领域进入技术爆发期,具体表现在以下几方面。(1) 国内外加强脑机接口资助:相比较而言,美国重视电极、芯片开发及其在医疗与防务的应用,欧盟重视相关材料开发与科研应用,我国将脑机接口作为未来产业进行全面部署;(2) 相关技术迭代升级:新型接口、电极等硬件被相继开发出来,大模型应用于脑电解码中,提升编解码能力;(3) 临床试验持续推进:多款侵入式脑机接口进入临床试验,目前全球已开展70 多例临床试验;(4) 应用领域“多点开花”:医疗应用从运动与语言修复、肌萎缩侧索硬化等罕见病的治疗,扩展到抑郁症等常见神经精神疾病,非侵入式脑机接口已经应用于疲劳驾驶检测、游戏娱乐等生产生活中;(5) 产业快速发展:产值增长迅速,企业研发活跃。未来,脑机接口成本将大幅下降,实现大脑与机器的双向交互,为医疗、教育与娱乐等众多领域带来变革。

器官芯片的制备及生物医学工程应用

摘要:器官芯片是在体外构建疾病(或正常)模型的一种新兴技术, 近几年受到科研工作者和医务人员的广泛关注. 相比构建模型的传统方法, 具有便携性、高通量、可模拟在体微环境等优势, 在研究疾病的发病机理、筛选药物等方面有着广阔的应用前景. 本文介绍了器官芯片的发展历程, 综述了器官芯片的主要结构及材料, 通过分析现有器官芯片的结构, 认为高度集成的器官芯片包括微流控芯片、细胞/微组织、构建微环境的执行部件以及微传感器4个要素, 针对每个要素介绍了其常用制备方法. 随后讨论了器官芯片目前已取得的进展以及走向、临床应用所面临的挑战, 最后展望了器官芯片未来的发展方向.

可穿戴摩擦纳米发电纺织品:材料、制造与应用

摘要:目前智能可穿戴设备大多为智能手表、手环等,具有刚性大、舒适性差和需要频繁充电的问题,难以满足人体工效学和服装舒适性的要求,无法长久穿戴实现全天候的监测。基于纺织品的摩擦纳米发电机(textile triboelectricnanogenerator, T-TENG)可集成到鞋服中作为柔性电源和自供电传感器使用,是一种理想的人体主动健康监测和执行的可穿戴器件。然而,目前报道的柔性可穿戴织物基器件大多需要经过封装处理后再集成到服装上,造成服装透气性下降。此外,目前的研究大多数处于实验室阶段,没有充分考虑T-TENG 在实际使用过程中耐久性、灵敏性和稳定性等性能。本文综述了T-TENG 的基本工作模式、材料选择、制造方法、集成鞋服的方式及应用场景,重点讨论了纳米纤维膜和纺织复合材料的T-TENG、纤维/纱线基T-TENG 和织物基T-TENG 的制备方法,提出了未来舒适型T-TENG 的研发与在服饰上的集成新策略,包括T-TENG 的规模化制备、T-TENG 与传统服饰的一体化集成、T-TENG 的监测精度与舒适性的兼容以及T-TENG 的耐用性和稳定性。